《納米碳催化》是2019年4月科學出版社出版的圖書，作者是蘇黨生。
基本介紹
- 書名：納米碳催化
- 作者：蘇黨生
- ISBN：9787030418265
- 定價：148.00
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2019年4月
- 裝幀：精裝
- 開本：16
- 叢書名：納米科學與技術
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
納米催化是催化科學的一個重要分支。納米碳催化是21世紀發展起來的一個新的學科，有別於傳統的金屬或者金屬氧化物催化，其反應基礎和套用前景都有待於進一步探討。《納米碳催化》從納米碳材料的結構、性質及其調控入手，首先介紹納米碳在脫氫、選擇氧化等方面的套用和基礎研究，然後闡述納米碳材料在液相反應、電化學及環境化學的催化性質，*後比較了納米碳催化與金屬氧化物催化的差異並初步探索了納米碳催化的工業化前景和存在的問題。
圖書目錄
《納米科學與技術》叢書序
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 納米碳材料 1
1.2 催化與納米催化 3
1.3 納米碳催化 6
參考文獻 7
第2章 納米碳材料基礎及結構表征 9
2.1 納米碳材料基礎 9
2.1.1 納米碳的存在形式 9
2.1.2 納米碳的結構 10
2.1.3 納米碳的性質 16
2.2 納米碳材料結構的表征方法 19
2.2.1 X射線衍射 19
2.2.2 拉曼光譜分析 20
2.2.3 電子顯微術 22
2.2.4 掃描隧道顯微鏡 28
2.2.5 原子力顯微鏡 29
參考文獻 31
第3章 納米碳材料的表面化學與表征 35
3.1 納米碳材料的表面化學性質 35
3.1.1 納米碳材料的表面缺陷 35
3.1.2 納米碳材料的表面功能基團 37
3.1.3 納米碳材料的表面摻雜原子 38
3.2 納米碳材料的表面酸鹼性 39
3.2.1 納米碳材料的表面酸性 10
3.2.2 納米碳材料的表面鹼性 40
3.3 納米碳材料表面含氧基團和氮物種的定性定量研究 12
3.3.1 X射線光電子能譜技術 42
3.3.2 紅外光譜技術 45
3.3.3 程式升溫脫附技術 19
3.3.4 Boehm滴定技術 51
3.3.5 電化學方法 53
3.4 研究納米碳材料表面基團的新方法 54
3.4.1 X射線吸收譜 55
3.4.2 化學滴定法 60
3.5 結論 62
參考文獻 62
第4章 納米碳材料的修飾改性 65
4.1 缺陷位修飾改性 65
4.1.1 拓撲缺陷位 65
4.1.2 結構缺陷位 66
4.1.3 缺陷位的催化作用 67
4.2 氧修飾改性 67
4.2.1 氧修飾改性的方法 67
4.2.2 氧修飾的催化作用 71
4.3 氮修飾改性 71
4.3.1 富氮碳材料及其合成方法 71
4.3.2 富氮碳材料在催化中的套用 72
4.3.3 氮摻雜碳材料 75
4.3.4 氮摻雜碳材料的合成 76
4.3.5 氮摻雜在催化中的作用 79
4.4 硼修飾改性 82
4.4.1 硼摻雜碳材料及其合成方法 82
4.4.2 硼摻雜在催化中的作用 85
4.5 磷修飾改性 86
4.6 碗修飾改性 89
4.7 小結 92
參考文獻 92
第5章 納米碳催化的理論計算 101
5.1 納米碳材料π電子性質 101
5.2納米碳材料缺陷位的化學性質 105
5.3 納米碳材料上氧官能團的化學活性 106
5.4 納米碳材料催化劑上碳氫化合物氧化脫氫反應的理論計算 1 12
5.4.1 活性位的確定和乙烷的物理吸附 1 12
5.4.2 氧化脫氫的反應路徑 114
5.5 雜原子的作用 119
5.5.1 在氧化脫氫反應中雜原子（氮、硼）對於乙烯選擇性的調控 119
5.5.2 硼摻雜碳納米管作為甲烷部分氧化反應催化劑 122
5.5.3 摻雜改性的碳納米管在燃料電池氧還原反應中的催化性質和作用 127
5.5.4 雜原子在氧化脫氫反應中的作用 130
5.6 總結和展望 132
參考文獻 134
第6章 納米碳材料催化脫氫反應 138
6.1 脫氫反應 138
6.2 納米碳材料催化氧化脫氫反應 1/10
6.2.1 納米碳材料催化烷基芳烴氧化脫氫反應 141
6.2.2 納米碳材料催化低碳鏈烷烴氧化脫氫反應 119
6.2.3 納米碳材料催化的其他類型氧化脫氫反應 155
6.2.4 納米碳材料催化烷烴氧化脫氫反應過程和機理 156
6.3 納米碳材料催化直接脫氫反應 159
6.3.1 納米碳材料催化直接脫氫反應類型 159
6.3.2 納米碳材料催化直接脫氫反應的活性位點和催化反應過程 1 63
6.4 小結 165
參考文獻 166
第7章 納米碳材料催化選擇氧化反應 169
7.1 碳納米管催化丙烯醛選擇氧化制丙烯酸 1 69
7.1.1 碳納米管催化劑在丙烯醛選擇氧化反應中的性能 170
7.1.2 碳納米管表面官能團的性質 171
7.1.3 氧化處理對碳納米管催化活性的影響 172
7.1.4 氧化CNT催化選擇氧化丙烯醛的活性位探討 174
7.1.5 碳納米管催化氧化丙烯醛的機理 177
7.2 摻氮碳納米管催化丙烯醇選擇氧化 177
7.2.1 摻氮碳納米管在丙烯醇選擇氧化反應中的優異性能 178
7.2.2 不同摻氮量對催化丙烯醇選擇氧化反應的影響 1 79
7.2.3 摻氮碳納米管催化丙烯醇選擇氧化機理 180
7.3 摻氮碳納米管催化硫化氫選擇氧化 180
7.3.1 摻雜氮原子對硫化氖選擇氧化催化活性影響 181
7.3.2 反應溫度和空速對硫化氫選擇氧化催化活性影響 181
7.3.3 摻氮碳納米管催化硫化氫選擇氧化機理 183
7.11 套用前景 183
參考文獻 184
第8章 納米碳催化鹵化反應 188
8.1 氯乙烯和聚氯乙烯 188
8.1.1 氯乙烯 188
8.1 1 2乙炔法和乙烯氧氯化法的比較 189
8.1.3 聚氯乙烯 190
8.1.4 汞對環境的污染 1 91
8.2 金屬催化乙炔氫氯化 192
8.2.1 金屬活性規律 1 92
8.2.2 無汞催化劑的研發 195
8.3 非金屬無汞催化 201
8.3.1 氮摻雜碳納米管的製備 201
8.3.2 氮摻雜碳納米管表征與分析 203
8.3.3 碳催化劑乙炔氫氯化的活性 208
8.3.4 密度泛函理論研究 214
8.4 結語 219
參考文獻 219
第9章 納米碳材料液相催化作用 224
9.1 納米碳材料液相催化反應概述 224
9.2 納米碳材料催化烴類的液相選擇氧化 228
9.2.1 碳材料催化環己烷的液相選擇氧化 228
9.2.2 碳材料催化芳香烴的液相選擇氧化 234
9.2.3 烴類液相催化機理的原位光譜研究 240
9.3 納米碳材料催化醇的液相選擇氧化 213
9.3.1 碳納米殼催化醇液相選擇氧化 244
9.3.2 碳納米管催化醇液相選擇氧化 215
9.3.3 氧化石墨催化醇液相選擇氧化 247
9.3.4 石墨烯催化醇液相選擇氧化 219
9.4 納米碳材料催化濕卒氣氧化反應 250
9.5 納米碳材料催化H2 02的液相氧化和羥基化 253
9.5.1 納米碳材料催化H2 02的液相氧化 253
9.5.2 納米碳材料液相羥基化 254
參考文獻 257
第10章 納米碳電催化作用 265
10.1 燃料電池及納米碳電催化 265
10.1.1 氧還原電催化劑的常用評價方法 265
10.1.2 納米孔碳基電催化劑 267
10.1.3 碳納米管基電催化劑 271
10.1.4 石墨烯基電催化劑 273
10.2 納米碳材料在鋰一空電池巾的套用 275
10.2.1 金屬窄氣電池 275
10.2.2 鋰空電池 276
10.3 納米碳材料在電催化氧化處理有機污水中的套用 277
10.3.1 電催化氧化處理有機污水的基本原理 277
10.3.2 納米碳材料在陰極間接氧化中的套用 278
10.4 問題與展望 280
參考文獻 281
第11章 納米碳材料環境催化作用 285
11.1 概述 285
11.2 納米孔碳材料催化氧化NO 285
11.2.1 納米孔碳催化氧化NO機理 286
11.2.2 納米孔碳催化氧化NO影響因素 287
11.3 納米孔碳材料催化氧化H2S 293
11.3.1 納米孔碳物理/化學吸附H2S 293
11.3.2 納米孔碳材料催化氧化H2S的機理 295
11.3.3 倦化氧化反應的活性位 297
11.3.4 納米孔碳材料催化氧化H2S的影響因素 299
11.4 展望 303
參考文獻 304
第12章 納米金剛石與石墨烯的催化作用 308
12.1 納米金剛石的催化作用 308
12.1.1 納米金剛石的合成 308
12.1.2 納米金剛石的微觀結構 310
12.1.3 納米金剛石的表面化學性質 312
12.2 納米金剛石的表面功能化及結構調控 313
12.3 納米金剛石的催化性能 316
12.3.1 甲烷裂解反應活性 317
12.3.2 烴類氧化脫氫反應活性 319
12.3.3 烴類直接脫氫反應活性研究 323
12.3.4 電催化 326
12.4 石墨烯簡介 326
12.5 石墨烯材料的邊緣結構與含氧官能團 327
12.6石墨烯材料作為催化劑 329
12.6.1 石墨烯催化 329
12.6.2 摻雜石墨烯催化 330
12.6.3 氧化石墨或氧化石墨烯催化 332
12.7 小分子模型催化劑的套用 335
12.8 石墨烯材料催化與其他碳材料催化之間的關係 337
12.9 發展方向和展望 337
參考文獻 338
第13章 納米碳催化與金屬氧化物催化的比較 346
13.1 釩氧化物在氧化脫氫反應中的研究現狀 317
13.1.1 活性位的判定和研究 347
13.1.2 反應路徑和反應機理 319
13.1.3 載體的作用 353
13.1.4 反應活性指標：氧空穴形成能 355
13.2 納米碳材料催化劑和金屬氧化物催化劑的比較 356
13.2.1 活性中心的幾何結構和電子結構 357
13.2.2 反應路徑的比較 359
13.2.3 反應機理的比較 360
13.2.4 釩原子和碳願子的比較 361
13.3 總結和展望 363
參考文獻 364
第14章 納米碳催化的工業套用探索 368
14.1 納米碳材料的宏量製備 368
14.1.1 碳納米管和納米金剛石的宏量製備 368
14.1.2 納米金剛石 370
14.1.3 石墨烯 371
14.2 碳納米管的規模功能化 373
14.3 納米碳材料作為工業催化劑的獨特特點 374
14.4 納米碳材料的工業成型研究 375
14.4.1 傳統成型方法 375
14.4.2 整體式碳納米材料催化劑 376
14.5 納米碳催化劑在烷烴脫氫反應巾的放大套用探索 381
14.5.1 反應條件對納米碳催化劑催化烷烴脫氫反應活性和選擇性的影響 381
14.5.2 CO2和N2O作為氧化劑催化乙苯脫氫 382
14.5.3 納米碳催化及在烷烴脫氫反應中的穩定性能測試 383
14.6 結束語 384
參考文獻 385
第15章 展望 388
索引 391
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 納米碳材料 1
1.2 催化與納米催化 3
1.3 納米碳催化 6
參考文獻 7
第2章 納米碳材料基礎及結構表征 9
2.1 納米碳材料基礎 9
2.1.1 納米碳的存在形式 9
2.1.2 納米碳的結構 10
2.1.3 納米碳的性質 16
2.2 納米碳材料結構的表征方法 19
2.2.1 X射線衍射 19
2.2.2 拉曼光譜分析 20
2.2.3 電子顯微術 22
2.2.4 掃描隧道顯微鏡 28
2.2.5 原子力顯微鏡 29
參考文獻 31
第3章 納米碳材料的表面化學與表征 35
3.1 納米碳材料的表面化學性質 35
3.1.1 納米碳材料的表面缺陷 35
3.1.2 納米碳材料的表面功能基團 37
3.1.3 納米碳材料的表面摻雜原子 38
3.2 納米碳材料的表面酸鹼性 39
3.2.1 納米碳材料的表面酸性 10
3.2.2 納米碳材料的表面鹼性 40
3.3 納米碳材料表面含氧基團和氮物種的定性定量研究 12
3.3.1 X射線光電子能譜技術 42
3.3.2 紅外光譜技術 45
3.3.3 程式升溫脫附技術 19
3.3.4 Boehm滴定技術 51
3.3.5 電化學方法 53
3.4 研究納米碳材料表面基團的新方法 54
3.4.1 X射線吸收譜 55
3.4.2 化學滴定法 60
3.5 結論 62
參考文獻 62
第4章 納米碳材料的修飾改性 65
4.1 缺陷位修飾改性 65
4.1.1 拓撲缺陷位 65
4.1.2 結構缺陷位 66
4.1.3 缺陷位的催化作用 67
4.2 氧修飾改性 67
4.2.1 氧修飾改性的方法 67
4.2.2 氧修飾的催化作用 71
4.3 氮修飾改性 71
4.3.1 富氮碳材料及其合成方法 71
4.3.2 富氮碳材料在催化中的套用 72
4.3.3 氮摻雜碳材料 75
4.3.4 氮摻雜碳材料的合成 76
4.3.5 氮摻雜在催化中的作用 79
4.4 硼修飾改性 82
4.4.1 硼摻雜碳材料及其合成方法 82
4.4.2 硼摻雜在催化中的作用 85
4.5 磷修飾改性 86
4.6 碗修飾改性 89
4.7 小結 92
參考文獻 92
第5章 納米碳催化的理論計算 101
5.1 納米碳材料π電子性質 101
5.2納米碳材料缺陷位的化學性質 105
5.3 納米碳材料上氧官能團的化學活性 106
5.4 納米碳材料催化劑上碳氫化合物氧化脫氫反應的理論計算 1 12
5.4.1 活性位的確定和乙烷的物理吸附 1 12
5.4.2 氧化脫氫的反應路徑 114
5.5 雜原子的作用 119
5.5.1 在氧化脫氫反應中雜原子（氮、硼）對於乙烯選擇性的調控 119
5.5.2 硼摻雜碳納米管作為甲烷部分氧化反應催化劑 122
5.5.3 摻雜改性的碳納米管在燃料電池氧還原反應中的催化性質和作用 127
5.5.4 雜原子在氧化脫氫反應中的作用 130
5.6 總結和展望 132
參考文獻 134
第6章 納米碳材料催化脫氫反應 138
6.1 脫氫反應 138
6.2 納米碳材料催化氧化脫氫反應 1/10
6.2.1 納米碳材料催化烷基芳烴氧化脫氫反應 141
6.2.2 納米碳材料催化低碳鏈烷烴氧化脫氫反應 119
6.2.3 納米碳材料催化的其他類型氧化脫氫反應 155
6.2.4 納米碳材料催化烷烴氧化脫氫反應過程和機理 156
6.3 納米碳材料催化直接脫氫反應 159
6.3.1 納米碳材料催化直接脫氫反應類型 159
6.3.2 納米碳材料催化直接脫氫反應的活性位點和催化反應過程 1 63
6.4 小結 165
參考文獻 166
第7章 納米碳材料催化選擇氧化反應 169
7.1 碳納米管催化丙烯醛選擇氧化制丙烯酸 1 69
7.1.1 碳納米管催化劑在丙烯醛選擇氧化反應中的性能 170
7.1.2 碳納米管表面官能團的性質 171
7.1.3 氧化處理對碳納米管催化活性的影響 172
7.1.4 氧化CNT催化選擇氧化丙烯醛的活性位探討 174
7.1.5 碳納米管催化氧化丙烯醛的機理 177
7.2 摻氮碳納米管催化丙烯醇選擇氧化 177
7.2.1 摻氮碳納米管在丙烯醇選擇氧化反應中的優異性能 178
7.2.2 不同摻氮量對催化丙烯醇選擇氧化反應的影響 1 79
7.2.3 摻氮碳納米管催化丙烯醇選擇氧化機理 180
7.3 摻氮碳納米管催化硫化氫選擇氧化 180
7.3.1 摻雜氮原子對硫化氖選擇氧化催化活性影響 181
7.3.2 反應溫度和空速對硫化氫選擇氧化催化活性影響 181
7.3.3 摻氮碳納米管催化硫化氫選擇氧化機理 183
7.11 套用前景 183
參考文獻 184
第8章 納米碳催化鹵化反應 188
8.1 氯乙烯和聚氯乙烯 188
8.1.1 氯乙烯 188
8.1 1 2乙炔法和乙烯氧氯化法的比較 189
8.1.3 聚氯乙烯 190
8.1.4 汞對環境的污染 1 91
8.2 金屬催化乙炔氫氯化 192
8.2.1 金屬活性規律 1 92
8.2.2 無汞催化劑的研發 195
8.3 非金屬無汞催化 201
8.3.1 氮摻雜碳納米管的製備 201
8.3.2 氮摻雜碳納米管表征與分析 203
8.3.3 碳催化劑乙炔氫氯化的活性 208
8.3.4 密度泛函理論研究 214
8.4 結語 219
參考文獻 219
第9章 納米碳材料液相催化作用 224
9.1 納米碳材料液相催化反應概述 224
9.2 納米碳材料催化烴類的液相選擇氧化 228
9.2.1 碳材料催化環己烷的液相選擇氧化 228
9.2.2 碳材料催化芳香烴的液相選擇氧化 234
9.2.3 烴類液相催化機理的原位光譜研究 240
9.3 納米碳材料催化醇的液相選擇氧化 213
9.3.1 碳納米殼催化醇液相選擇氧化 244
9.3.2 碳納米管催化醇液相選擇氧化 215
9.3.3 氧化石墨催化醇液相選擇氧化 247
9.3.4 石墨烯催化醇液相選擇氧化 219
9.4 納米碳材料催化濕卒氣氧化反應 250
9.5 納米碳材料催化H2 02的液相氧化和羥基化 253
9.5.1 納米碳材料催化H2 02的液相氧化 253
9.5.2 納米碳材料液相羥基化 254
參考文獻 257
第10章 納米碳電催化作用 265
10.1 燃料電池及納米碳電催化 265
10.1.1 氧還原電催化劑的常用評價方法 265
10.1.2 納米孔碳基電催化劑 267
10.1.3 碳納米管基電催化劑 271
10.1.4 石墨烯基電催化劑 273
10.2 納米碳材料在鋰一空電池巾的套用 275
10.2.1 金屬窄氣電池 275
10.2.2 鋰空電池 276
10.3 納米碳材料在電催化氧化處理有機污水中的套用 277
10.3.1 電催化氧化處理有機污水的基本原理 277
10.3.2 納米碳材料在陰極間接氧化中的套用 278
10.4 問題與展望 280
參考文獻 281
第11章 納米碳材料環境催化作用 285
11.1 概述 285
11.2 納米孔碳材料催化氧化NO 285
11.2.1 納米孔碳催化氧化NO機理 286
11.2.2 納米孔碳催化氧化NO影響因素 287
11.3 納米孔碳材料催化氧化H2S 293
11.3.1 納米孔碳物理/化學吸附H2S 293
11.3.2 納米孔碳材料催化氧化H2S的機理 295
11.3.3 倦化氧化反應的活性位 297
11.3.4 納米孔碳材料催化氧化H2S的影響因素 299
11.4 展望 303
參考文獻 304
第12章 納米金剛石與石墨烯的催化作用 308
12.1 納米金剛石的催化作用 308
12.1.1 納米金剛石的合成 308
12.1.2 納米金剛石的微觀結構 310
12.1.3 納米金剛石的表面化學性質 312
12.2 納米金剛石的表面功能化及結構調控 313
12.3 納米金剛石的催化性能 316
12.3.1 甲烷裂解反應活性 317
12.3.2 烴類氧化脫氫反應活性 319
12.3.3 烴類直接脫氫反應活性研究 323
12.3.4 電催化 326
12.4 石墨烯簡介 326
12.5 石墨烯材料的邊緣結構與含氧官能團 327
12.6石墨烯材料作為催化劑 329
12.6.1 石墨烯催化 329
12.6.2 摻雜石墨烯催化 330
12.6.3 氧化石墨或氧化石墨烯催化 332
12.7 小分子模型催化劑的套用 335
12.8 石墨烯材料催化與其他碳材料催化之間的關係 337
12.9 發展方向和展望 337
參考文獻 338
第13章 納米碳催化與金屬氧化物催化的比較 346
13.1 釩氧化物在氧化脫氫反應中的研究現狀 317
13.1.1 活性位的判定和研究 347
13.1.2 反應路徑和反應機理 319
13.1.3 載體的作用 353
13.1.4 反應活性指標：氧空穴形成能 355
13.2 納米碳材料催化劑和金屬氧化物催化劑的比較 356
13.2.1 活性中心的幾何結構和電子結構 357
13.2.2 反應路徑的比較 359
13.2.3 反應機理的比較 360
13.2.4 釩原子和碳願子的比較 361
13.3 總結和展望 363
參考文獻 364
第14章 納米碳催化的工業套用探索 368
14.1 納米碳材料的宏量製備 368
14.1.1 碳納米管和納米金剛石的宏量製備 368
14.1.2 納米金剛石 370
14.1.3 石墨烯 371
14.2 碳納米管的規模功能化 373
14.3 納米碳材料作為工業催化劑的獨特特點 374
14.4 納米碳材料的工業成型研究 375
14.4.1 傳統成型方法 375
14.4.2 整體式碳納米材料催化劑 376
14.5 納米碳催化劑在烷烴脫氫反應巾的放大套用探索 381
14.5.1 反應條件對納米碳催化劑催化烷烴脫氫反應活性和選擇性的影響 381
14.5.2 CO2和N2O作為氧化劑催化乙苯脫氫 382
14.5.3 納米碳催化及在烷烴脫氫反應中的穩定性能測試 383
14.6 結束語 384
參考文獻 385
第15章 展望 388
索引 391
