因环境友好和可持续性，以生物质为原料合成纳米碳材料一直受到人们的广泛关注。本研究以负载镍为催化剂利用一步碳化方法成功将可溶性淀粉转化为一种纳米中空碳球结构，并应用到超级电容器电极材料上。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和N2吸附/脱附等方法对所制备碳材料进行表征。通过对SEM和TEM观察发现所制备的纳米中空碳球外径在100～140nm范围内，壁厚在10～50nm之间。XRD和Raman结果说明中空碳球具有较好的石墨化结构。热重分析测试结果说明碳球的热稳定性较高，但结构中也含有少部分无定型炭结构。N2吸附/脱附测试表明碳球结构中含有大量的微孔，碳球比表面积约为140.84m2g-1。将纳米中空碳球应用于超级电容器电极，并测试其电化学性能。循环伏安法测试表明该电极材料具有较高的重量比电容，在2m V·s-1的条件下电容可达到174.8F·g-1。
以二正丁胺(DBA)为微孔模板剂，葡萄糖为介孔模板剂，水热法合成了多级孔SAPO-41分子筛，并通过湿法浸渍-氢气还原法制备了多级孔SAPO-41负载钯双功能催化剂(Pd/SAPO-41)。通过XRD、SEM、TEM、N2物理吸附、吡啶吸附原位红外(Py-IR)以及H2化学吸附等分析手段，表征了微孔和多级孔SAPO-41样品结构、形貌、表面酸性以及Pd/SAPO-41的Pd分散度。添加介孔模板剂对SAPO-41分子筛晶体结构和形貌影响较小，但可增大比表面积和总孔容，构建出由微孔和介孔组成的多级孔。随着葡萄糖的加入量提高，SAPO-41表面B酸量和酸强度以及Pd/SAPO-41上金属分散度有所降低。多级孔Pd/SAPO-41催化正癸烷加氢异构化反应结果表明，加氢异构化反应的转化率有所降低，但异构化产物的选择性明显提高，特别是双支链产物。S41(0.2)-G(0.26)在90%转化率下，双支链异构化产品选择性可达40%以上。
利用差示扫描量热法（DSC）和红外光谱法（FT-IR）确定了三酚A型氰酸酯树脂的固化温度。同时，比较了聚三酚A型氰酸酯树脂与聚双酚A型氰酸酯的吸水性，耐热性能，动态力学性能和介电性能。动态力学热分析（DMA）结果表明三酚A型氰酸酯树脂的玻璃化转变温度为364℃，这比传统的双酚A型氰酸酯树脂高90℃以上。热重测试（TGA）结果表示，三酚A型氰酸酯树脂具有良好耐热性。介电性能测试结果显示三酚A型氰酸酯树脂具有较低的介电常数（小于3）和介质损耗角正切（小于0.009）。
采用间苯二甲胺固化溶胶-凝胶法制备了SiO2杂化环氧树脂，首先借助IR分析对SiO2溶胶和SiO2杂化环氧树脂结构进行了表征，借助DSC对杂化树脂的固化反应参数、固化度和Tg进行了表征，借助IR对SiO2杂化环氧树脂固化物结构进行了表征。借助TG对杂化树脂的高温热稳定性进行了分析。并测试了杂化树脂的剪切强度。结果表明，与环氧树脂比较，1%SiO2杂化环氧树脂的室温、80℃和120℃剪切强度分别提高了21%、20%和39%，玻璃化温度提高了5℃，失重5%时的温度提高了5℃，400℃失重率减少了5%。第一次急剧失重温度提高了2℃，第二次急剧失重温度提高了17℃。
以苯酚和对苯二甲基二甲醚为原料，以四氯化锡为催化剂合成了新酚树脂。通过红外光谱对其结构进行了表征，并对新酚树脂的合成条件进行了探究。同时考察了新酚树脂相对分子质量对其耐热性和剪切强度的影响。结果表明，当反应时间为5h、反应温度为140℃、催化剂用量为0.2mmol/mol以及酚醚投料比为1.5∶1时，树脂的综合性能较好，其5%和10%质量失重温度分别为366℃和467℃，同时具有较好的粘接性能。
为研究玄武岩纤维对聚丙烯再生混凝土高温力学性能的影响规律，制备了无纤维掺加以及聚丙烯纤维体积掺入率为0.12%，玄武岩纤维体积掺入率分别为0.08%、0.16%、0.24%和0.32%的5种配比再生混凝土，分别开展了20℃、100℃、200℃、400℃、600℃和800℃的再生混凝土高温试验，测试了高温后混凝土试件的质量损失率以及抗拉、抗压和抗折等力学性能。试验结果表明：(1)受热温度由20℃升至800℃过程中，混凝土的质量损失率逐渐变大；(2)混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度均随着受热温度的提高出现了先小幅增大后大幅下降的变化趋势，拐点温度出现在200～400℃；(3)混凝土中添加适量的纤维材料可以有效提升其高温后的力学特性，聚丙烯和玄武岩纤维的最佳体积掺入率为0.12%和0.24%。
据富勒烯的自润滑性能、酰胺类脂类抗磨抗氧剂的抗压抗磨性能、噻二唑衍生物的抗氧化、抗磨抗腐蚀性能复合出一种抗磨剂。通过四球摩擦磨损试验确定三元复合的最佳配比。通过直读铁谱、元素光谱分析磨损水平，通过台架试验探究复合抗磨剂对发动机油耗的影响。结果表明富勒烯、酰胺类脂类抗磨抗氧剂、噻二唑衍生物质量分数分别为0.035%,2.0%和0.05%时抗磨效果最佳。使用三元复合抗磨剂后发动机油节油率可达2.15%。
为提升口腔材料的力学性能及使用寿命，研究了一种全新的纳米氧化铝复合树脂口腔材料。预处理纳米氧化铝材料，将活性稀释剂甲基丙烯酸羟乙酯与基础树脂材料、双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯混合，添加不同质量分数的纳米氧化铝材料，制备了5个纳米氧化铝复合树脂口腔材料试件。使用扫描电子显微镜获得各试件的微观形貌，并通过万能试验机测试试件力学性能，经磨损试验机检测试件耐磨损性能。试验结果表明，纳米氧化铝用量为5%的情况下，复合树脂口腔材料的弯曲强度、拉伸强度、剪切强度等力学性能最好，且耐磨损性能更强，该材料能够有效延长树脂口腔材料的使用寿命。
针对传统碳纤维/环氧树脂材料力学性能差的问题，用石墨烯对碳纤维/环氧树脂材料进行改性，并探究不同石墨烯添加量对碳纤维/环氧树脂材料力学性能的影响。结果表明：石墨烯的最佳添加质量分数为0.2%，此时石墨烯微片附着在碳纤维表面，连接碳纤维和环氧树脂基质，增强了复合材料的性能，使得碳纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度达到67MPa，热膨胀系数为3.5×10-6℃，弯曲强度和冲击韧性也分别达到756MPa和27k J/m2，表现出良好的性能，可用于部分体育器材中。
优选α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为基胶，以纳米碳酸钙为补强填料，加入一定量的交联剂、偶联剂和催化剂，制得一款综合性能优异、贮存性能稳定的脱醇型室温硫化硅橡胶。试验从交联剂用量、羟基清除剂以及钛酸酯催化剂种类和用量3个影响因素入手，对单组分脱醇型室温硫化硅橡胶力学性能、贮存性能的影响进行了探讨。结果表明，交联剂的加入增大了硅橡胶的交联密度、清除了原料体系中的水分；选择各类钛酸酯催化剂配合使用，降低其反应活性，提升胶液贮存稳定性，配合1份的复配羟基清除剂，制得脱醇型室温硫化硅橡胶，表干时间为12min、拉伸强度为2.30MPa、断裂伸长率418%，经过老化后(80℃/7d)硬度以及粘接性能保持率达80%以上。
通过对阳离子聚丙烯酰胺进行改性，提升其絮凝性能，优化制备工艺后，得到性能较优的复合絮凝材料。最后，将优化工艺的复合絮凝材料与市售的聚丙烯酰胺聚合氯化铝(PAM/PAC)复合絮凝剂絮凝性能进行对比。结果表明，丙烯酰胺-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-含氟单体(AM-DAC-NFP)的最佳制备工艺：引发剂为过硫酸钾-硼酸盐缓冲液-偶氮二异丁脒盐酸盐（KPS-BBS-AAPH），阳离子单体为丙烯酸酯单体，单体总浓度为20%(wt),n(AM)∶n(DAC)=20∶1，反应温度和时间分别为65℃和4h；实际应用认为，用复合絮凝剂对油田采出水进行处理，处理后采出水的上清液的透过率为98.6%，含油率低至5.2%。以上试验说明，制备的复合絮凝剂表现出良好的絮凝性能，絮凝效果优于市售PAM/PAC复合絮凝剂。
针对传统滑溜水压裂液存在稳定性差、黏度低和渗吸采收率低的问题，提出用纳米材料对滑溜水压裂液进行改性，并对复合滑溜水压裂液配方进行优化，得到性能较优的滑溜水压裂液。结果表明：添加体积浓度为0.05%，耐盐、耐温和稳定性较好的SC101（纳米二氧化硅）；选择JHFR-2D系列为减阻剂，体积浓度为0.1%的MES为助排剂；体积浓度为1%的KCl为防膨剂。在此条件下制备的滑溜水压裂液结构稳定，黏度较大，具备较低摩阻和较高的渗吸排油能力，表现出较好的工作性能。
页岩气开发对生产套管的气密封性要求较高，交井试压要求套管的抗内压值在稳压30min内保持90MPa以上。在涪陵页岩气田开发中，完井后，出现套管微孔漏失的现象较多，给后期的储层改造带来巨大困难，该问题已经严重制约了区块的高效开发。为有效解决此问题，在室内研究了一种新型套管微孔堵漏工作液，该工作液以环氧树脂乳化的纳米颗粒加固化剂为基础，通过在其他助剂的协同作用下，实现工作液的固化时间、固化后的强度以及施工性能自由调节，微孔抗封堵能力满足90MPa甚至更高，满足页岩气井生产对套管气密封性的要求。
以6061铝合金、热固型碳纤维单向板为基底材料，双组分环氧胶粘剂为粘结材料制备了马拉松场地器械用纤维复合材料胶接接头，分别考察了基底材料和胶粘剂的力学性能和扩散性能，并分析了胶接接头的老化行为。结果表明，温度越高，则胶接接头用胶粘剂在盐水中的扩散稀释和饱和吸湿量都更大。相同的老化时间下，胶层厚度越大则胶接接头试样的极限荷载越小。在相同老化时间下，随着胶层厚度增大，胶接接头试样的极限荷载退化率逐渐减小。当胶层厚度为0.4mm和0.6mm时，老化时间为55～165d的胶接接头试样的破坏形式都为混合破坏，而胶层厚度为0.2mm时，胶接接头的破坏形式从内聚破坏+混合破坏转变为混合破坏模式。
满足碳氢化合物零排放的甲烷裂解制氢工艺对我国2030年达成碳达峰目标和2060年实现碳中和具有重要意义，而该工艺最常用的催化剂（镍基催化剂）反应后产生的积碳的形貌仍不可控，因此，综述了不同种类的金属助剂对镍基催化剂的性能和形成的碳纳米材料的性质和形貌的影响，展望了今后镍基催化剂催化甲烷裂解制氢的研究重点。
在过去的20年里，有机光电功能材料一直是材料学领域的研究热点，咔唑及其衍生物就是其中一类重要的有机光电功能材料。含有咔唑骨架的化合物具有共轭体系大，电子转移能力强，热稳定性高，空穴传输效率高等优点，这些特性使其在信息记录与显示、能量转换与储存和功能高分子等领域具有较强的应用潜力。简述了以咔唑骨架为基础的化合物在发光二极管、光折变材料、非线性材料、太阳能电池、场效应材料和高分子复合纳米材料等领域的研究进展，指出了目前咔唑类化合物的光电材料所面临的困难以及未来的发展方向与应用前景。
太阳能在光催化领域的应用已被人们广泛研究，而光子晶体的独特周期性结构，可促进光子的捕获，同时控制光与物质的相互作用，进而提高半导体材料的光利用率。研究表明，光子晶体的慢光子效应在其中起着重要作用。简要阐述了光催化领域目前提高光利用率的常用方法，介绍了光子晶体及其基本特性，重点讨论了光子晶体的慢光子效应在光催化方面的应用研究，最后对其在光催化领域的研究和发展趋势进行了展望。
我国是世界上的人口大国，同时也是工业强国，所以就会产生许多生活废水和工业废水，如果这些废水得不到完善的处理，就会对人类生活环境造成严重污染。因此，完善废水处理技术就显得格外的重要，目前化学工艺是处理废水常用的技术之一。从废水的概念出发，简述了废水处理的三个主要原则和四种常见的化学工艺在废水处理中的应用，同时展望了未来废水处理行业的发展方向。
以十六烷基吡啶化硫代硫酸银（CTS）、聚乙烯醇等为材料，制备丙烯酸聚合物胶粘剂，结合多种实验仪器和丙烯酸聚合物胶粘剂测定和表征方法，在萜烯树脂、歧化松香及松香酯的三种不同配比增黏方案中选取最佳粘结配比，并在不同环境下测试丙烯酸聚合物胶粘剂银离子释放浓度。实验结果显示：萜烯树脂和歧化松香的配比为3.3∶5.5时其粘度最优、剥离最强，稳定性最好；在湿度50%、温度25℃的常温环境中，不同CTS含量的丙烯酸聚合物胶粘剂的银离子在浸泡12 d时释放浓度最高，在48 d时趋于稳定，CTS含量为9.5%至13%时，丙烯酸聚合物胶粘剂银离子释放浓度在第48 d至144 d时无统计差异；在湿度80%、温度18℃的高湿环境中，银离子处于硫化物、碳酸盐的反应形态下的释放浓度分别为95mg/L、94.3mg/L；在湿度15%、温度18℃的极其干燥环境中，银离子在废弃物及吸附物状态下的释放浓度分别为105.2mg/L、198.8mg/L。
选择α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷作为基胶，选择气相法二氧化硅作为补强填料，再配以交联剂、偶联剂、催化剂等助剂，制出一种环保、无臭味、无毒无害的脱醇型硅酮密封胶。实验在基料、交联剂、偶联剂和催化剂都固定的条件下，探究不同的白油添加量对脱醇型硅酮密封胶的性能影响。研究表明，随着白油添加量的增大，脱醇型硅酮密封胶的表干时间和挤出性逐渐变大，硬度和拉伸强度逐渐减小。但在白油添加量5～35份时，性能指标均能达到JC/T 485-2007的标准要求。
对环保型改性陶瓷胶粘剂在陶瓷类文物修复中的应用进行研究。采用苯酚和去离子水为原料，以乳化剂为添加剂（助剂）制备了环保型改性陶瓷胶粘剂。利用扫描电镜对环保型改性陶瓷胶粘剂进行测试，结果表明，所制备的环保型改性陶瓷胶粘剂能够在约定固化时间、100℃温度下粘合固化完成陶瓷的修复，能够保证剪切强度和修复效果达到最佳。
