高校化学工程学报

Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities

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国际刊号:1003-9015
国内刊号:33-1141/TQ
主管单位: 国家教育部
主办单位: 浙江大学
主    编: 林东强
编委会主任委员: 申有青
编辑出版:《高校化学工程学报》编辑部
地    址:杭州 浙江大学紫金港校区西区,化学工程与生物工程学院(和同苑2幢417)
邮    编:310058
电    话:0571—87951235
电子信箱:gxhgxb@zju.edu.cn
网    址:gxhx.cbpt.cnki.net 

国内发行:《高校化学工程学报》编辑部
国外发行:中国国际图书贸易集团有限公司 (北京市海淀区车公庄西路35号,邮编100048)          

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综述

  • 低温CO2甲烷化催化剂研究进展

    李妮娜;李正甲;岑洁;姚楠;

    本文系统性回顾了催化剂体系在低温CO_2甲烷化领域中的研究进展,详细探讨了载体、助剂以及金属活性成分对催化剂性能的调控作用。在传统热催化体系中,Ni基催化剂因其优异的活性和低廉的成本被广泛研究。例如,经过改性的MnNi/Al_2O_3催化剂在220℃的反应温度下,CO_2转化率可达88.9%,CH_4选择性接近100%。其次,在新型催化技术方面,本文详细综述了等离子体-催化协同体系和光热催化剂技术的研究进展。通过等离子体技术激活CO_2分子,可以显著降低反应活化能。例如,在等离子体-催化协同体系中,Ni/Al_2O_3在150℃的反应温度下,CO_2转化率为60%,CH_4选择性为97%。此外,光热催化技术的引入进一步拓展了低温CO_2甲烷化的反应路径,催化剂NiFe M(M=Al、Zr、Mg、Cr)在光照条件下的CO_2转化率高达98%,CH_4选择性为99%。这些新型技术的引入为低温CO_2甲烷化提供了更广阔的应用前景。最后,结合当前研究现状,本文对CO_2低温甲烷化领域的未来发展方向进行了展望,明确了当前需攻克的关键科学问题与技术难题,以期为该领域的研究提供参考。

    2026年01期 v.40 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1029K]
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  • 微反应器内传质和反应过程强化的研究进展

    齐亚兵;赵亚娟;穆乃外尔·吐尔逊;张思敬;

    微反应器因具有体积小、传热传质性能好、安全性高、易于控制等优点,在化工、制药、环境、材料、冶金、能源、医疗诊断等领域得到了广泛应用。强化微反应器内传质和反应过程一直是全球研究者关注的焦点。文中系统地总结了微反应器的结构、超声场强化、离心场强化、磁场强化、光强化、搅拌强化等措施,深入地分析了微反应器内传质和反应过程强化产生的原因,展望了微反应器内传质和反应过程强化发展的方向。为了强化微反应器内的传质和反应过程,需从以下方面做起:(1)深入地研究微反应器内液滴、液柱、液流、气泡、气柱、气流的形成机制以及微反应器内流体流型的影响因素和转变机理;(2)将不同强化措施耦合使用,以达到满意的强化效果,例如:螺旋微通道与超声场的耦合、螺旋微通道与光催化的耦合、气体搅拌与旋转微通道的耦合等;(3)通过数值模拟、实验研究以及中试放大不断优化提高微反应器的性能,将微反应器逐渐应用于工业生产。

    2026年01期 v.40 10-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1568K]
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化工热力学与基础数据

  • 均苯四甲酸二酐/4,4'-二氨基二苯醚基聚酰胺酸溶液的流变特性

    王金可;阿布都合里力·亚克甫;董玥;董霄;代振宇;罗琛;朱德兆;马跃;岳长涛;

    以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为单体,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂合成聚酰胺酸(PAA)溶液。利用旋转流变仪对PAA溶液进行了流动斜坡扫描、小振幅频率扫描、小振幅温度扫描的流变测试,并使用幂律方程描述该体系。结果表明,该体系为非牛顿假塑性流体,但非牛顿流体特征程度较低,其储能模量G'和损耗模量G''均随角速度增大而增大。结合原位升温红外光谱和热重测试(TG)分析了升温过程中PAA溶液的模量变化,结果显示,升温初期模量受溶剂挥发性影响显著,此时溶液浓度增大是模量提高的主要原因。当溶剂不易挥发时,受分子热运动的影响,PAA溶液的模量随温度升高会出现先减小再增大的现象。此外,在升温中段会出现模量平台期,此时模量变化范围相对较小。到130℃后体系发生明显亚胺化反应,模量急剧增大,从“黏性”向“弹性”转变,180℃后储能模量G'超过106 Pa。

    2026年01期 v.40 25-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
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传递现象与单元操作

  • PFA疏水曲面沸腾汽膜输运过程及传热研究

    汪嘉辉;郑毅;马学虎;

    石油产品是全球必需能源,在全球的需求量日益增大。与此同时,化工厂中液化天然气(LNG)的储存问题也越来越受关注,其中沸腾液体膨胀蒸汽爆炸(BLEVE)是化工厂中最常见的事故,而降低沸腾传热系数(HTC)可有效预防BLEVE事故的发生。相较于亲水表面,疏水表面具有疏水亲汽的特性,使汽泡易于在低热通量下连结成膜,降低HTC。基于表面润湿性原理,将化工厂中不同尺寸球罐等比缩小,研究了不同曲率可熔性聚四氟乙烯(PFA)疏水曲面沸腾过程,结合传热数据和可视化图片将其与光滑铜曲面进行对比。研究结果表明:喷涂了PFA疏水涂层的曲面的临界热流密度(CHF)和HTC显著降低,其中曲率为35~(-1)、47~(-1)、80~(-1)、120~(-1) mm~(-1)的4种PFA疏水曲面圆心角0°处最高的HTC相较于光滑曲面分别降低了59.5%、80.7%、61.4%、60.0%。

    2026年01期 v.40 33-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K]
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反应工程

  • 甲醇合成催化剂动力学比较及性能模拟

    孔令凯;张大洲;卢文新;

    目前针对工业中以合成气制甲醇的催化剂之间的定量对比还鲜有报道。文中总结了国内外7种甲醇合成催化剂的动力学模型,通过理论分析和计算流体力学模拟,计算了相同操作条件下各动力学模型的反应速率,分析了各类型催化剂在Lurgi型甲醇合成塔单根反应管内的反应效果,并对比了关键运行指标如温度和浓度分布、转化率和甲醇日产量等。结果表明,C-B型催化剂在合成气工况下反应速率较高,装填该催化剂的反应管具有最高的甲醇日产量。

    2026年01期 v.40 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1501K]
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  • 磷酸二氢钾在乙二醇-水体系中的成核机制及结晶动力学

    麦文浩;吕豪;郑雅元;杜怀明;马婷;徐鑫平;苟城;周游;

    磷酸二氢钾(KDP)是一种泛化性应用于工业、农业和医学中的重要化学成分。工业上KDP的生产已经较为纯熟,但纯水体系中易出现包裹体、裂纹、枝晶生长,导致光学均匀性差、激光损伤阈值低等问题。针对这一问题,文中探讨了KDP在一定比例乙二醇-水体系中的生长成核动力学,并通过控制溶液的过饱和比和温度,分析了诱导期与成核速率之间的关系。研究结果表明:在过饱和比S > 1.08时,均质成核占主导地位,而在S<1.06时,异质成核占主导。在成核参数方面,随着过饱和比的增加,成核自由能阻碍,临界成核半径与临界成核分子数均显著降低,初级成核速率增加,印证了温度和过饱和比在成核过程中的重要作用;通过对表面熵因子的分析,证明了KDP的结晶主要采用连续生长机制。此外,探究了转速、过饱和比、悬浮密度对粒径、生长速率及成核速率的影响,使用二参数C-R模型和三参数ASL模型对KDP的线性生长速率进行拟合及计算,确定了生长与成核过程的动力学方程。研究结论为解决工业合成KDP的晶体缺陷、能耗高、工艺不稳定等核心问题提供参考。

    2026年01期 v.40 52-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K]
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生物化工

  • 重组大肠杆菌转化L-阿拉伯糖合成木糖醇

    徐旭东;袁东旭;林建平;蒋亦琪;吴绵斌;

    L-阿拉伯糖是半纤维素水解液的重要成分,在木糖结晶制备过程中,由于分离困难常随母液排放,造成资源浪费与环境污染。本研究在大肠杆菌E. coli W3110中构建了将L-阿拉伯糖转化为木糖醇的生物合成途径。通过构建包含木糖醇生物合成所需的L-阿拉伯糖异构酶(AraA)、D-阿洛酮糖-3-差向异构酶(DPE)、L-木酮糖还原酶(LXR) 3种酶的多顺反子表达模块,并敲除E. coli W3110基因组上L-阿拉伯糖代谢支路的araBAD以及lyxK基因,成功获得木糖醇生产菌株ΔW-DLA。以10 g·L~(-1) L-阿拉伯糖为底物、10 g·L~(-1)甘油为共底物进行摇瓶发酵,结果显示发酵30 h时,木糖醇产量达8.26 g·L~(-1),L-阿拉伯糖质量转化率为92.3%。进一步通过单因素以及响应面实验对工程菌ΔW-DLA的培养基组成进行了优化,优化后ΔWDLA发酵24 h生产9.46 g·L~(-1)木糖醇,木糖醇生产速率比优化前提高了39.3%。本研究为木糖母液的资源化利用提供了新的途径。

    2026年01期 v.40 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1021K]
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  • 微波功率-温度协同调控下的多肽固相合成

    李飞;杨旭;苏贤斌;

    本研究聚焦于探究微波辐照多肽固相合成过程中温度场与电磁场的协同作用效果,通过自主开发的微波辐照-温控循环系统,实现微波功率与反应温度的精准调控。在连续微波模式下对肽链偶联及9-芴甲氧羰基(Fmoc)脱保护动力学进行测试,确立最佳反应时长参数(偶联时间为3.5 min,脱保护时间为2.5 min+2.5 min)。在此基础上,选取固相合成策略(SPPS)中典型困难序列为模型体系,通过对比连续微波、脉冲微波(占空比为0.6)及传统水浴3种加热模式在等效温度条件下的合成效果,证实连续微波辐照技术可显著提升产物纯度,同时将关键步骤反应时长缩短约70%。研究结论为复杂多肽的高效合成提供了新的工程化解决方案。

    2026年01期 v.40 71-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1401K]
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化学工艺

  • 盐浸-氧化循环工艺高效回收废旧LiFePO4正极粉

    王凯;侯晓静;何朝军;吴可君;何潮洪;

    为实现废旧磷酸铁锂(LFP)电池正极粉的高效低成本回收,通过盐浸-氧化循环工艺,回收废旧LFP正极粉。以FeCl_3为浸出剂,通过H_2O_2氧化使浸出液中的FeCl_2变回FeCl_3,实现浸出剂的再生。在优化条件下,第1次浸出的Li浸出率可达99.56%,再生循环10次后仍保持97.37%的浸出率。浸出后的残渣是FePO_4粗品。最终的浸出液通过KOH沉淀法除去其中的Fe~(2+)、Fe~(3+)和Al~(3+)可得到较纯净的LiCl溶液,Li~+浓度可达4 mol·L~(-1)。经过对盐浸-氧化循环、酸浸选择性提锂和盐浸-萃取耦合3种方法的经济性估算,发现盐浸-氧化循环工艺的耗水量更低、成本更低,具有较好的工业化应用前景。

    2026年01期 v.40 82-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1113K]
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材料科学与工程

  • 球磨晶种粒径分布对DD3R分子筛膜晶化与气体分离性能影响

    刘海泉;杜鹏;张玉亭;顾学红;

    为避免水热晶化时杂晶相(SGT)的生成,采用粒径分布均匀的球磨Sigma-1分子筛诱导制备中空纤维DD3R分子筛膜,并用于CO_2/CH_4气体分离。系统考察了球磨参数、离心处理对产品晶种粒径分布、片状团聚质量分数的影响。在球磨球质比为25、球磨转速为300 r·min~(-1)、球磨时间为0.5 h时,得到平均粒径、粒径跨度和片状团聚质量分数分别为370 nm、1.4和7%的球磨晶种。晶种中的片状团聚会促进SGT的生长并降低膜的气体分离性能。使用离心策略可去除晶种中的片状团聚,得到平均粒径和粒径跨度分别为360 nm和0.8的球磨晶种,并诱导制备出纯相DD3R分子筛膜。纯相DD3R分子筛膜呈现优异的气体分离性能。在温度为30℃、进料压力为0.1 MPa时,CO_2渗透性为1.57×10~(-7) mol·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1),CO_2/CH_4的分离选择性为398。

    2026年01期 v.40 90-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1989K]
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  • 热塑性聚酰亚胺复合膜的制备及其在无胶覆铜板中的应用

    叶芝琴;肖迪;王丹;秦祖赠;莫荣明;鲁浩;苏通明;罗轩;谢新玲;

    柔性覆铜板(FCCL)是移动设备、可穿戴电子及生物传感器等领域的关键基材。本研究旨在针对传统三层覆铜板(3L-FCCL)依赖环氧树脂胶粘剂,存在粘结层厚、耐热性不足等问题,开发一种兼具良好的尺寸稳定性、耐热性与高剥离强度的高性能无胶双面覆铜板。首先以二酐和二胺为原料、硫化锌(ZnS)颗粒为填料,采用四元共聚-热亚胺化法引入醚键和非对称结构,制备出硫化锌-热塑性聚酰亚胺(ZnS-TPI);然后以高模量低热膨胀聚酰亚胺(PI)膜为基膜、ZnS-TPI前驱体溶液为涂覆料,采用涂布-热亚胺化法,制备热塑性聚酰亚胺(TPI/PI/TPI)复合膜;最终通过热压法将铜箔和TPI/PI/TPI复合膜热压合的方式制备2L-FCCL。该复合膜展现出优异的综合性能:热分解温度高达541.3℃,热膨胀系数(CTE)为18.9×10-6 K-1,还具备良好的介电性能,介电常数为3.55,介电损耗为0.008 4。在优化的压合工艺(350℃,3×106 Pa,60 s)条件下制备的2LFCCL,其剥离强度达1.35 N·mm-1,表明TPI/PI/TPI复合膜是一种优异的无胶FCCL层间介质材料。研究结论可为开发高性能的无胶覆铜板提供有效策略。

    2026年01期 v.40 99-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K]
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  • 离子键和氢键连接的PANI/GO的制备及倍率充放电性能

    杨泛明;肖浪;符小婷;

    为了提高氧化石墨的倍率充放电性能和循环使用性能,通过离子键和氢键将聚苯胺(PANI)接枝到氧化石墨(GO)上,制备了具有优异充放电性能的PANI/GO复合材料。利用X射线衍射、红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、能量色散谱和N_2吸附/脱附技术分析PANI/GO的物理特性。此外,使用对称电容器探究PANI/GO在KOH电解液中的充放电行为。结果表明:GO具有六方相晶体结构。改性后,GO被PANI颗粒包覆,N原子含量增加5倍。PANI/GO中,PANI和GO通过离子键和氢键连接,并且N原子以─NH_2~+─、─NH─和═N─的形式存在于骨架之中。在KOH溶液中,PANI/GO的电化学特性由双电层电容(EDLC)和赝电容同时决定。0.2 A·g~(-1)时,PANI/GO的放电比容量为99.1 F·g~(-1),是GO的2.1倍。电流密度提高至10 A·g~(-1)时,容量保持率是GO的1.15倍。循环5 000次后,PANI/GO的容量保持率比GO高4.9%。研究结果可为低电导率多孔材料的倍率充放电性能和循环使用性能的提高提供参考。

    2026年01期 v.40 111-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1852K]
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  • Au@Al2O3纳米颗粒的连续流制备及其表面增强拉曼散射性能

    朱洪飞;张诗茹;林良良;

    针对传统贵金属纳米材料制备过程存在步骤繁琐、使用化学还原剂等问题,提出微通道反应器耦合介质阻挡放电(DBD)等离子体的连续流合成策略。在微通道内利用等离子体还原HAuCl4为纳米金,与Al_2O_3复合生成Au@Al_2O_3,并探究了HAuCl_4浓度、停留时间和等离子体功率等因素对产物的影响。结果表明,较优合成条件:HAuCl_4浓度为0.5 mmol·L~(-1)、停留时间为6 s、等离子体功率为5.5 W。基于Au@Al_2O_3纳米颗粒制备的表面增强拉曼散射(SERS)基底对不同化合物均呈现高灵敏、高稳定的检测性能。其中,对罗丹明B的检测下限低至10~(-12) mol·L~(-1),且在10~(-4)~10~(-12) mol·L~(-1)内可实现其定量检测。研究成果为功能纳米材料的高效可控制备提供了借鉴。

    2026年01期 v.40 123-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 2257K]
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环境化工

  • 微波水热/稀乙酸溶剂热法制备多形貌BiOBr及其光催化机制

    周敬一;覃金梅;刘坤;苏彩薇;韦小燕;张寒冰;覃心雨;范闽光;童张法;

    针对传统水/溶剂热法制备多形貌BiOBr存在加热时间长、温度高以及需要额外添加修饰剂或模板剂等问题,本研究首次利用微波辅助水/溶剂热法,通过温度调变以及采用廉价易得的超纯水和稀乙酸作为溶剂,在2 h内快速合成了微球状(BiOBr_(U1))、微花状(BiOBr_(U2))、厚片状(BiOBr_(A1))和薄片状(BiOBr_(A2))4种不同形貌的BiOBr。光学表征表明4种BiOBr均具有可见光吸收能力,光吸收截止边均在440 nm左右,其中BiOBr_(U1)、BiOBr_(U2)在紫外-可见光波段展现了更强的光吸收能力。采用四环素(TC)和环丙沙星(CIP)抗生素分别评估了4种BiOBr的光催化降解性能,结果表明在可见光120 min照射下,BiOBr_(U1)、BiOBr_(U2)展现了良好的催化降解性能,其中BiOBr_(U1)对20 mg·L~(–1)的TC溶液降解效率达到76%,且在3次循环试验后,降解效率仍能达到51%。进一步,通过表征分析和密度泛函理论(DFT)计算结合,明确了4种BiOBr的能带结构及功函数,其中片状BiOBr的价带位置具有足够正电性,可以产生强氧化性光生空穴(h~+),并与–OH产生以羟基自由基(·OH)为主的氧化活性物种;BiOBr_(U1)的价带和导带位置的氧化还原电势最高,既可以通过强还原性光生电子(e~-)产生超氧自由基(·O_2~-),也可以通过光生h~+产生·OH氧化物种。本研究能够为BiOBr光催化剂的设计合成提供理论参考和技术支撑。

    2026年01期 v.40 133-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1661K]
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  • 原位构筑双S-Scheme NiO/Fe2O3/g-C3N4异质结协同可见光-Fenton催化降解土霉素

    毛娜;马欣玥;唐嘉璇;

    针对g-C_3N_4对可见光响应效率低和光生电子-空穴分离效率较低的问题,提出将半导体负载到g-C_3N_4表面的方法,可以提升g-C_3N_4在光催化降解有机污染物中的应用。文中采用浸渍法合成了三元复合材料NiO/Fe_2O_3/g-C_3N_4,对复合材料进行X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、荧光光谱(PL)等表征,研究NiO/Fe_2O_3/g-C_3N_4复合材料对土霉素(OTC)光催化降解的性能。研究结果表明,在可见光-类Fenton体系中,OTC的降解率达89.1%。在添加空穴捕获剂三乙醇胺后,OTC溶液的降解效率由89.1%下降至42.1%,空穴(h~+)、超氧自由基(·O_2~-)和羟基自由基(·OH)是OTC降解过程的主要影响因素。复合材料具有良好的光催化性能是因为Fe_2O_3与NiO半导体和g-C_3N_4形成双S-Scheme异质结可以有效地将电子和空穴分离,抑制电子空穴复合。研究结论为异质结催化剂协同光-Fenton在污水处理中的应用提供参考。

    2026年01期 v.40 146-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1974K]
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  • 基于PB设计和响应面法的净化厂尾气处理装置用能优化

    尹晓云;李静;林冬;朱英如;曹杰;赵靓;曾鹏升;岳添漆;袁颖;孙杰;

    针对天然气净化厂尾气处理装置能耗较高的问题,本研究提出了一种结合工艺过程模拟和数据统计分析的优化方法。首先利用Plackett-Burman(PB)试验设计筛选出对尾气处理装置能耗影响显著的关键因素,再通过Box-Behnken Design(BBD)响应面试验对尾气处理工艺进行优化,最后通过模拟分析验证了BBD响应面优化方法的有效性。研究结果表明,吸收塔塔板数、贫胺液循环量、富胺液入塔温度和再生塔回流比对尾气处理装置能耗的影响最为显著,各因素的影响显著程度由大到小依次为贫胺液循环量>再生塔回流比>富胺液入塔温度>吸收塔塔板数。确定的最佳工艺条件:吸收塔塔板数为10块,贫胺液循环量为90 000 kg·h~(-1),富胺液入塔温度为100℃,再生塔回流比为3.0,在此优化条件下,尾气处理装置的能耗可降低31.63%。Aspen软件模拟值与模型预测值的相对误差仅为0.07%,所建立的尾气处理装置能耗模型准确可靠。研究结论可为实际天然气净化厂尾气处理装置的用能优化提供参考。

    2026年01期 v.40 159-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1424K]
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  • 《高校化学工程学报》投稿指南

    <正>《高校化学工程学报》欢迎国内外化学工程界科研工作者踊跃投稿。学报接受化学工程所有领域的研究论文,特别欢迎与化学工程学科交叉的研究论文。学报发表的论文以研究性论文为主,也欢迎重要领域的综述性论文。学报反对一稿多投和弄虚作假。投稿网址:gxhx.cbpt.cnki.net《高校化学工程学报》对论文的撰写要求:一、论文内容1)论文内容应是由作者独立完成的具有理论意义或应用价值的最新研究成果。论文的文字应简洁、流畅、可读性强,语法与标点符号正确。

    2026年01期 v.40 171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1588K]
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  • 《高校化学工程学报》简介

    <正>《高校化学工程学报》于1986年创刊,由浙江大学、清华大学、天津大学、华东理工大学、大连理工大学、华南理工大学、四川大学等7所化工学科重点高校发起办刊,上海交通大学、西安交通大学、北京化工大学、哈尔滨工业大学、南京工业大学、中国石油大学(北京)、清华大学核研院、郑州大学、广西大学、常州大学、上海大学、河北工业大学、浙江工业大学、青岛科技大学等14所著名院校陆续加入。

    2026年01期 v.40 172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1153K]
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