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随着我国挥发性有机物（VOCs）排放量的快速增高，由此带来的大气环境污染问题日益严重，VOCs治理技术因此快速成为我国环保领域的应用研究热点之一。本文对销毁、回收和组合类VOCs治理技术研究现状进行了综述。传统的VOCs治理技术由于成本低、技术成熟、处理量大、效率高，是当前工业废气的主要处理方法；新兴技术具有净化效率高、无二次污染、能耗低等优点，尤其是新兴销毁技术，将是未来持续的研究热点。本文最后提出组合技术可突破单一技术的限制，利用协同作用，净化多组分VOCs，实现真正的末端治理。
光催化技术的飞速发展引起了化学毒剂（CWAs）洗消领域的关注，其高效广谱、绿色环保的特性可克服传统洗消技术所遇到的不少难题（如对土壤的腐蚀问题），适合用于CWAs的降解消除。就此研究者进行了大量的研究，也有相关综述对光催化降解毒剂的机理及应用进行详细论述，但关于传统光催化材料的文献较多，鲜有文献对新型光催化材料在降解CWAs方面的机理及应用进行总结。因此，本文对光催化降解CWAs的机理、光催化材料种类、光催化降解CWAs的应用，特别是对新型光催化材料（如金属-有机骨架）降解毒剂的研究进行详细总结。光催化技术在低浓度、难降解化学毒剂的处理上相对其他技术存在优势，但研究尚停留在实验室阶段且多为模拟剂实验，应用于真实化学毒剂降解时还存在阻碍。在未来，可穿戴的光催化防护材料值得进一步研究，同时光催化技术在大规模毒剂销毁已被证实具有一定潜力。
以硝酸铟和硝酸钙为原料、聚乙烯吡咯烷酮为模板、乙醇为溶剂，采用静电纺丝法成功制备米粒状CaIn2O4/In2O3复合光催化剂。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、透射电子显微镜（TEM）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）和N2吸附-脱附曲线对制备的样品进行表征。探讨溶液的pH值和亚甲基蓝（MB）起始浓度对CaIn2O4/In2O3光催化活性的影响。结果表明：CaIn2O4/In2O3复合物由正交相CaIn2O4和立方相In2O3组成，粒径约为（650±140）nm，禁带宽度为3.48 eV，比表面积为17.2 m2·g-1。模拟太阳光照射120 min，对MB的降解率达92%，其降解过程服从一级动力学模型，且具有良好的循环使用稳定性。CaIn2O4与In2O3的耦合使得光催化剂的光生载流子得到有效分离，从而具备优良的光催化活性。
采用改进的溶胶-凝胶法制备N，Ag共掺杂TiO2光催化剂。利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis）等表征手段对光催化剂物化性质进行表征。结果表明：N元素以取代的方式掺入到TiO2晶格之间，但不能抑制催化剂晶粒长大，而Ag元素的加入抑制晶粒生长；N，Ag共掺杂TiO2禁带宽度降幅最大。苯酚光催化降解实验表明，改进的溶胶-凝胶法制备的催化剂光催化效率明显高于沉淀法制备的催化剂，在紫外-可见光照射120 min后，N，Ag共掺杂TiO2的光催化效率达到51.3%；在可见光照射360 min后，光催化效率能够达到51.7%，可见光响应并不以牺牲其紫外活性为代价。其原因是N，Ag共掺杂不仅可以降低TiO2的带隙，将其吸收阈值调控至可见光区域，而且增加了催化剂的氧空位浓度，显著增强了催化剂对可见光的响应，从而提高可见光催化降解效率。
通过水热和化学还原法合成黑色TiO2（b-TiO2），利用聚多巴胺（PDA）的黏合作用将炭黑（CB）成功负载于b-TiO2，制备CB/b-TiO2复合材料。采用XRD，XPS，SEM和TEM等测试手段来表征和分析复合材料的晶型结构、化学组成及微观形貌。研究CB与b-TiO2质量比对CB/b-TiO2形貌及性能的影响，并通过研究催化剂用量对降解性能的影响，进一步优化了催化剂用量。结果表明，当CB与b-TiO2的质量比为1：2时，所制备的CB/b-TiO2展现出优异的光吸收和光催化的性能；当CB/b-TiO2的使用量为0.5 g/L时，3 min内可将目标污染物孔雀石绿溶液MG（10 mg/L）降解99.5%；经过5次循环实验后，仍能保持89.2%的高降解率，具有良好的再生利用性能。
非晶合金是一种新型亚稳金属材料，因其内部原子呈长程无序、短程有序的排列规律，使其展现出诸多优异的力学、物理和化学特性。自20世纪60年代诞生至今，一直备受材料学界和产业界的关注。在已开发的众多合金体系中，铁基非晶合金兼具高强度、高硬度、低成本、强耐蚀性以及良好软磁性能等特点，在结构材料和功能材料领域均具有广阔的应用前景。然而，相对较差的非晶形成能力和室温脆性严重制约了铁基非晶合金的广泛应用。为此，本文从铁基非晶合金形成规律（包括组元种类、制备工艺、原料纯度、成分设计等）和室温力学性能（主要涉及强度、塑韧性、成分与结构设计等）两方面进行了系统总结，重点分析了铁基非晶合金形成能力与室温力学性能的研究现状、影响因素以及改善方法，尤其是涵盖了本课题组在铁基非晶合金领域近10年来的最新研究成果，并对当前研究难点和未来发展进行了展望。
铌硅基超高温结构材料被认为是一种有望打破传统镍基高温合金的使用温度极限的材料。但是，由于铌硅基合金本身的高熔点以及较低的塑韧性等，其制备成形的难度远高于现有的高温金属结构材料。本文主要着眼于铌硅基合金复杂制件的成形，综述了铌硅基合金的熔炼技术、熔模精密铸造成形工艺技术、粉末成形工艺技术等方面的最新研究进展，并对铌硅基合金的成形技术中存在的问题进行了分析，在此基础上对其发展趋势进行了展望，认为铌硅基超高温结构材料成形技术仍然处于实验室研究阶段，需要继续在大尺寸母合金熔炼、超高温精密相关辅助技术、合金粉体制备三个方面开展深入研究。
树脂基复合材料在航空航天等关键领域应用广泛，其用量已成为衡量装备先进性的重要标志。热固性树脂基复合材料难以反复加工和降解回收；热塑性树脂基复合材料成型温度高、工艺性差。基于动态共价化学的新型树脂可解决热固性和热塑性存在的上述问题，使树脂基复合材料实现颠覆性发展成为可能。本文概述了动态共价化学和共价自适应网络的基本原理，介绍了近年来动态共价化学在树脂基复合材料领域的主要研究工作，突出了基于动态共价化学的树脂基复合材料在可重塑、易回收、自修复以及智能驱动等方面的性能优势。最后对新型树脂基复合材料的发展提出建议，重点在于完善键交换反应机理和松弛模型；开发更多高性能、商业化体系；基于动态共价化学树脂，发展树脂基复合材料成型、连接、修补、回收技术，推进应用。
羧甲基壳聚糖是一种壳聚糖衍生物，具有良好的生物相容性和可降解性，在生物医药领域具有广泛的应用。本研究合成一种可光交联的水溶性羧甲基壳聚糖衍生物。通过对羧甲基壳聚糖进行双键修饰，合成甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的羧甲基壳聚糖（M-CMCS），并通过核磁共振氢谱（1H-NMR）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对M-CMCS的结构进行表征。通过光引发M-CMCS交联制备具有不同交联度的M-CMCS水凝胶。通过扫描电子显微镜（SEM）、流变仪和紫外-可见分光光度计（UV-Vis）分别对M-CMCS水凝胶的微观形态、黏弹性能、溶胀性能、酶促降解性能和体外药物释放性能进行了研究。结果表明：随着甲基丙烯酸缩水甘油酯与羧甲基壳聚糖的氨基摩尔比的增加，产物的接枝度逐渐增加。M-CMCS水凝胶具有高度孔隙化且孔隙之间相互连通的结构特点，孔径在1~20 μm范围内。随着交联度的增大，M-CMCS水凝胶的溶胀比减小。M-CMCS水凝胶在溶菌酶作用下缓慢降解，随着交联度的增大，降解速率减慢。M-CMCS水凝胶对抗癌药物吉西他滨具有缓释作用，药物释放时间可达4天。光交联M-CMCS水凝胶在药物释放及组织工程领域具有重要的应用前景。
以玉米芯为原料提取半纤维素，通过自由基聚合和原位共沉淀法制备半纤维素基磁性水凝胶。采用离子色谱仪、扫描电镜、万能拉力机等手段进行表征，考察磁性水凝胶的性能，并对亚甲基蓝进行吸附性能研究。结果表明：所制备的半纤维素基磁性水凝胶具有超顺磁性，最大饱和磁化强度为21.83 A·m2/kg，最大压缩强度为0.119 MPa，对亚甲基蓝染料具有较好的吸附性，去除率达97%。所制备的半纤维素基磁性水凝胶溶胀性能好、具有超顺磁性、亚甲基蓝去除效果好，具有较好的应用前景。
硫化铋因其在光电转换器等方面的应用引起了广泛关注，但制备条件较为复杂。以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为结构导向剂，在乙二醇溶剂热条件下合成由纳米线自组装而成的具有高光电响应性的Bi2S3微米花。同时研究不同类型的表面活性剂和不同反应时间对产物形貌的影响。另外，利用Bi2S3微米花和金叉指电极通过简单滴涂的方法组装了一种光电导结构的可见光探测原型器件。光电性能测试表明，其在模拟太阳光下的光电流比暗电流高约2个数量级，响应时间和衰减时间分别为142 ms和151 ms，具有优异的光电响应性；通过周期性的开关测试器件，光电流没有明显衰减，表明该器件具有良好的稳定性。
不同物理混合SiO2掺杂量下，通过高温原位XRD，TEM，Rietveld全谱拟合晶胞常数及XPS分析二氧化钛相变过程中化学键的变化规律，以及硅对锐钛矿到金红石（A→R）二氧化钛转变机理的影响。结果表明：其影响机理为畸变能和晶核形成共同控制，SiO2掺杂量≤7.5%（质量分数，下同）时为抑制相变作用，此时，Si4+会置换二氧化钛晶格中的Ti4+，产生畸变，抑制二氧化钛的A→R型转变；SiO2掺杂量>7.5%时为促进作用，此时多余的SiO2会充当金红石型二氧化钛的晶核，从而促进二氧化钛的A→R型转变。
以天然鳞片石墨为原料，通过氧化插层、高温膨胀制备石墨烯前驱体，经高压均质液相剥离，得到高结晶度、少缺陷且表面带有纳米孔洞的石墨烯。采用SEM，TEM，AFM，XRD，Raman观察材料的组织结构。将材料制成扣式电池，测试电化学性能。测试结果表明，制备的石墨烯具有典型的褶皱弯曲结构特征，厚度为4层，结晶度高且表面带有纳米孔洞。作为正极导电添加剂用于磷酸铁锂电极，可构建高效导电导离子网络，显著提升电极倍率性能。具体表现为：10 C放电倍率，放电比容量达90 mAh/g；5 C充放循环200周次，容量保持率100%，放电比容量仍达90 mAh/g。石墨烯制备方法简单，可实现工程化批量生产。
采用超音速气体雾化设备制备AlSi7MgTi合金粉末，利用激光选区熔化技术将其制成试块，并进行T6热处理。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪和拉伸实验研究成形态与T6态合金的显微组织、相组成、残余应力和力学性能。结果表明：成形态合金由过饱和α（Al）固溶体和Si相组成，组织形貌呈现出"鱼鳞状"熔池逐层堆叠和相互交织的特征，并表现出明显的各向异性。此外，Si相以网状共晶硅的形式存在，由块状和纤维状的共晶硅相互连接而成。熔池边界附近的共晶硅相对粗大，熔池内部的则较为细小。T6热处理促使合金中Si相析出，导致共晶硅发生Ostwald粗化，基本消除了熔池形貌和网状共晶硅组织，并使残余应力显著降低。成形态合金的抗拉强度与屈服强度分别达到420~430 MPa和280~300 MPa，伸长率为5.1%~11.0%；T6热处理后合金的抗拉强度降至360 MPa左右，屈服强度与成形态相当，伸长率提升至15.2%~16.5%。
通过综合分析硬度、电导率与拉伸性能等宏观特性及微观形貌特征，探讨激光选区熔化成形（selective laser melting，SLM）工艺参数与后期时效处理对SLM制备Al-3.4Mg-1.08Sc合金的微观组织、过饱和度及第二相析出行为的影响机理。利用致密度与硬度的变化规律，最终优化得到最佳的SLM工艺参数与时效制度。结果表明：实验制备的Al-Mg-Sc合金的微观组织由超细等轴晶及其周围相对较粗的柱状晶组成，合金在金相显微镜下可观察到熔池堆叠的形貌特征；Al-Mg-Sc合金在基板温度35℃下最佳的SLM制备工艺为扫描速率1600 mm/s、激光功率370 W。300℃下最佳时效时长为12 h，经过峰时效处理后实验合金的屈服强度可达479.0 MPa。在SLM快速冷却条件下，Al-Mg-Sc合金内部形成过饱和固溶体，在制备与热处理过程中析出大量的纳米级Al3（Sc，Zr）粒子，使得Al-Mg-Sc合金具备优异的力学性能；细晶强化与第二相强化是SLM制备Al-Mg-Sc合金展现出优异性能的主要原因。
以7055Al为基体，通过粉末冶金法分别制备碳化硅（SiC）颗粒、碳纳米管（CNT）以及SiC和CNT混杂增强7055Al复合材料，并对三种复合材料的干滑动摩擦磨损行为进行研究。结果表明：随着载荷提高，复合材料磨损失重增加，摩擦因数略有降低。在0.5 MPa与1.0 MPa载荷条件下，SiC-CNT/7055Al复合材料磨损失重低于单一SiC/7055Al和单一CNT/7055Al复合材料。2.0 MPa时，SiC-CNT/7055Al复合材料磨损失重急剧增加。随着载荷提高，CNT/7055Al复合材料耐磨性逐渐增加，在中、高载荷下，材料具有更为优异的耐磨性。SiC/7055Al复合材料磨损量则随着载荷提高，磨损失重逐渐增加，当载荷为2.0 MPa时，材料磨损量增加幅度较小。
通过大气熔炼制备Cu-Cr-Ti和Cu-Cr-Ti-Si合金铸锭，进行热轧—固溶—时效—冷轧工艺制备带材，研究合金经不同变形量冷轧后的组织和性能。采用金相显微镜（OM）、配备有电子背散射衍射系统（EBSD）的扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）以及透射电子显微镜（TEM）等检测手段对冷轧后的合金的组织结构与性能进行分析。结果表明，添加微量Si元素的Cu-Cr-Ti-Si合金在变形量ε≥80%时，硬度不升反降，而Cu-Cr-Ti合金没有发现此现象。随着变形量增大，Cu-Cr-Ti-Si合金小角度晶界比例降低，位错胞增多，位错密度略有下降，但无再结晶晶粒，说明回复导致加工软化。通过分析冷轧前组织发现，Si元素能细化合金晶粒，导致变形前Cu-Cr-Ti-Si合金晶粒较Cu-Cr-Ti更加细小，单位面积内晶界数量多，从而为合金变形中发生回复提供更多的形核位置储能。
采用激光选区熔化技术和激光熔化沉积技术制备24CrNiMo合金钢单道和块体样品，研究两种激光辐照条件下24CrNiMo低合金钢的相组成、微观组织、织构特征和显微硬度。结果表明：两种方法制备的24CrNiMo合金试样的相组成均为α-Fe相以及少量的Fe3C；SLM成形单道沉积样品的晶粒取向随机、无序，无明显的择优取向，而LMD成形单道沉积样品的择优取向为（110）〈101〉面织构；SLM成形块体样品的晶粒在平行于沉积方向上存在较弱的〈111〉织构，LMD成形块体样品的晶粒存在外延生长取向为〈111〉的强织构；SLM成形试样的显微组织主要为下贝氏体，而LMD成形试样的显微组织以板条贝氏体为主；具有细小晶粒和下贝氏体组织的SLM成形试样的平均显微硬度高于LMD试样。
采用国产沥青基碳纤维与中间相沥青制备多孔碳/碳（C/C）复合材料，通过化学气相渗透法（CVI）与前驱体浸渍裂解法（PIP）复合工艺增密，经不同温度高温热处理（HTT）后制备单向C/C复合材料和两向正交C/C复合材料。利用SEM，XRD对不同温度热处理的材料进行微观结构分析，并结合导热机理，分析材料导热性能。结果表明：2300℃热处理后，高导热C/C复合材料结构致密，单向C/C复合材料X向（平行于碳纤维轴向）、两向正交C/C复合材料X向、Y向表现出优异的导热性能；3000℃热处理后，C/C复合材料石墨片层结构明显，石墨化度提高了18.84%，微晶尺寸增大，导热性能进一步提高。两向正交C/C复合材料X向、Y向导热系数可由单向C/C复合材料X向、Z向导热系数计算推导。
为研究缝合密度、缝线纤维束规格以及钛合金板上预制的缝合孔直径对经过缝合的三维机织复合材料/钛合金混杂板缝合连接结构抗剪切能力的影响，对7组缝合参数各不相同的单搭接实验件进行剪切实验。通过加载条件下的原位细观实验观察，获得不同缝合参数下接头的失效模式，给出对应载荷-位移曲线上特征点的损伤形貌。结果表明：增加碳纤维缝线的丝束规格以及增加缝合密度均能提高混杂接头的失效载荷，且增加缝合密度比增加碳纤维缝线的丝束规格对提高失效载荷的效果更明显；缝合孔直径为2 mm或4 mm对结构承载能力无明显影响，当缝合孔直径达到6 mm时，承载能力明显降低；通过细观原位力学实验观察了三维机织复合材料/钛合金混杂板缝合结构剪切破坏过程；实验结果表明，搭接区的失效模式有缝线纯剪断、缝线抽出与剪断混合以及缝线挤出/剪断混合3种。缝合密度的变化是接头失效模式改变的主要因素。
利用4，4'-二环己基甲烷二异氰酸酯与β-环糊精合成的环糊精微球（CDMS），制备环糊精微球改性环氧树脂（CDEP），表征CDMS的微观形貌及其在环氧树脂中的分散性，研究树脂固化物的交联密度和介电性能；制备T300碳纤维织物复合材料，考察复合材料的X射线穿透性能，提出X射线穿透机理。结果表明：圆球形CDMS的平均粒径为（11.5±2）μm，且在环氧树脂中的分散性良好；随着CDMS添加量的质量分数由0%升至5%，树脂固化物的交联密度由2.50×10-2 mol·cm-3降至2.35×10-2 mol·cm-3，介电常数由4.10降至3.43；30 kV管电压下复合材料X射线穿透率由94.97%升至96.82%，微球的空腔结构减少了X光子在复合材料内部的碰撞次数，有效提高了X射线穿透性能。
