高等催化原理

《高等催化原理》是2022年化學工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：高等催化原理
• 作者：何杰
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2022年6月
• ISBN：9787122406095

內容簡介

《高等催化原理》旨在讓相關專業研究生、教師和高年級本科生掌握催化基本原理，了解催化學科發展動態。全書共9章，內容包括：緒論、吸附與催化作用、金屬催化劑及其相關催化過程、固體酸鹼及其催化作用、金屬氧化物催化劑及其催化氧化作用、多相催化劑的製備、多相催化劑的表征與活性評價、環境催化、能源催化轉化等。

本書可作為相關專業研究生和高年級本科生的教材，也可供從事催化以及與催化有關的工作者參考。

圖書目錄

第1章緒論1

1.1概述1

1.2催化作用2

1.2.1催化的基本概念2

1.2.2催化作用研究的意義5

1.3催化科學與技術的形成與發展8

1.3.1催化科學與技術的發展簡史8

1.3.2中國催化劑工業的發展14

1.4催化科學發展與展望15

1.4.1催化科學的發展特徵15

1.4.2催化科學的發展方向16

1.5催化領域的學術會議、學術期刊與研究機構18

1.5.1學術會議18

1.5.2學術期刊19

1.5.3國內高校及研究機構19

1.5.4我國著名催化專家21

第2章吸附與催化作用23

2.1概述23

2.1.1吸附現象23

2.1.2吸附特徵25

2.1.3吸附與催化作用的關係25

2.2吸附類型26

2.2.1物理吸附26

2.2.2化學吸附28

2.2.3物理吸附向化學吸附的轉變33

2.3吸附熱35

2.4吸附等溫方程37

2.4.1吸附等溫線37

2.4.2吸附等溫方程39

2.5吸附和催化反應過程中的溢流現象48

2.5.1溢流49

2.5.2對吸附脫附行為的影響50

2.5.3對催化反應的影響51

2.5.4溢流物種及溢流形式53

2.5.5基於溢流效應的氣-固相催化劑設計56

2.6吸附與催化作用機理57

2.6.1單分子分解反應58

2.6.2雙分子反應59

2.6.3擴散控制反應61

第3章金屬催化劑及其相關催化過程63

3.1概述63

3.2金屬催化劑的類型66

3.2.1根據催化劑的粒徑、化學組成和配位環境分類66

3.2.2按製備方法分類67

3.2.3按催化劑活性組分是否負載在載體上分類68

3.3金屬催化作用的化學鍵理論71

3.3.1金屬電子結構的能帶模型和“d帶空穴”71

3.3.2價鍵模型和d特性百分數的概念73

3.3.3配位場模型73

3.3.4晶格間距與催化活性——多位理論74

3.4負載型金屬催化劑76

3.4.1金屬載體相互作用77

3.4.2結構敏感和非敏感反應79

3.4.3單原子催化劑81

3.4.4限域空間中金屬粒子的催化作用84

3.5金屬合金催化劑89

3.5.1雙金屬合金催化劑89

3.5.2三金屬與多金屬合金催化劑92

3.5.3金屬催化劑助劑93

3.6金屬催化劑的失活與再生94

3.6.1金屬催化劑失活94

3.6.2失活催化劑再生96

3.7金屬催化劑的套用97

3.7.1加氫反應97

3.7.2氧化反應100

第4章固體酸鹼及其催化作用102

4.1概述102

4.2固體酸鹼的分類及其性質102

4.2.1固體酸鹼的概念與分類102

4.2.2固體酸鹼的性質103

4.2.3酸鹼中心作用104

4.3固體表面酸鹼性的表征107

4.3.1指示劑滴定法107

4.3.2氣相鹼性（酸性）分子吸附法109

4.3.3微分吸附量熱法111

4.3.4IR方法112

4.3.5NMR方法115

4.3.6催化反應活性測定117

4.4分子篩催化劑119

4.4.1分子篩的發展歷程119

4.4.2分子篩的組成、結構與套用120

4.4.3分子篩的酸鹼性質121

4.4.4擇形催化124

4.5固體酸鹼催化的套用128

4.5.1固體酸催化反應128

4.5.2固體鹼催化反應139

4.6雙功能催化劑143

4.6.1金屬/酸雙功能催化劑143

4.6.2金屬/鹼雙功能催化劑145

4.6.3酸鹼雙功能催化劑145

第5章金屬氧化物催化劑及其催化氧化作用149

5.1概述149

5.2過渡金屬氧化物的半導體特性150

5.2.1金屬氧化物的半導體性質150

5.2.2半導體氧化物催化劑的催化機理157

5.3選擇性氧化反應活性中心的性質159

5.3.1選擇性氧化反應活性中心159

5.3.2Mars-van Krevelen反應機理163

5.3.3用於氧化反應的金屬氧化物催化劑的結構特徵164

5.4氧物種特徵對催化氧化作用的影響166

5.4.1過渡金屬氧化物催化劑的氧化還原機理166

5.4.2催化劑的金屬-氧鍵強度對催化反應的影響167

5.4.3金屬氧化物催化劑氧化還原機理（Redox機理）168

5.4.4複合金屬氧化物催化劑169

5.4.5酸鹼性對催化性能的影響170

5.5選擇性催化氧化反應實例171

5.5.1輕質烷烴的選擇性氧化173

5.5.2烯烴的選擇性氧化179

5.5.3短鏈烷烴的氧化脫氫制烯烴184

5.6選擇性氧化過程發展趨勢192

第6章多相催化劑的製備196

6.1概述196

6.1.1催化劑製備的重要性196

6.1.2固體催化劑的構成198

6.1.3催化劑主要組分的設計200

6.1.4催化劑的一般製備205

6.1.5催化劑製備技術的新進展210

6.2浸漬法212

6.2.1浸漬法的基本原理及影響因素212

6.2.2各種浸漬法工藝及要點215

6.2.3浸漬顆粒的熱處理217

6.2.4浸漬法製備催化劑的實例218

6.3沉澱法219

6.3.1沉澱過程和沉澱劑的選擇219

6.3.2沉澱法的影響因素220

6.3.3沉澱法工藝的分類223

6.3.4沉澱物的過濾、洗滌、乾燥、焙燒225

6.3.5沉澱法製備催化劑的實例——活性Al2O3的製備227

6.4溶膠-凝膠法229

6.4.1溶膠-凝膠法簡介229

6.4.2溶膠-凝膠法製備催化劑的一般步驟230

6.4.3溶膠-凝膠法的影響因素231

6.4.4溶膠-凝膠法製備催化劑實例232

6.5水熱（溶劑熱）合成法233

6.5.1水熱法合成分子篩233

6.5.2有序介孔材料的水熱合成235

6.6其他製備方法238

6.6.1錨定法(化學鍵合法)238

6.6.2混合法238

6.6.3離子交換法239

6.6.4熔融法241

6.7催化劑的終形成241

6.7.1催化劑活化241

6.7.2催化劑成型244

第7章多相催化劑的表征與活性評價249

7.1概述249

7.2固體催化劑物理性質的表征250

7.2.1表面積與孔徑分布250

7.2.2粒徑與分布256

7.2.3電子顯微鏡技術259

7.3固體催化劑化學性質的表征267

7.3.1主體化學成分表征267

7.3.2表面化學成分表征268

7.4催化劑的活性評價270

7.4.1催化劑活性的基本概念及測試目的270

7.4.2表征催化劑活性的一般參量271

7.4.3反應區域問題271

7.4.4實驗室催化劑評價反應器的類型273

7.4.5活性測試的方法276

7.5催化劑的失活、再生與壽命281

7.5.1催化劑失活281

7.5.2催化劑再生285

7.5.3催化劑壽命286

第8章環境催化289

8.1概述289

8.2環境廢氣的催化淨化289

8.2.1汽車尾氣淨化處理289

8.2.2煙氣催化淨化295

8.2.3揮發性有機化合物的催化燃燒303

8.2.4室內空氣催化淨化306

8.3水處理過程中的多相催化309

8.3.1污水中化學需氧量的催化降解310

8.3.2水處理中的催化還原過程319

8.4綠色合成中的催化反應322

8.4.1E因子與原子效率322

8.4.2催化還原323

8.4.3催化氧化324

8.4.4綠色化學中有機溶劑的使用327

8.5環境催化新發展327

8.5.1基於CO2資源化催化作用328

8.5.2基於納米粒子與單原子環境催化作用336

第9章能源催化轉化340

9.1概述340

9.2石油煉製中的催化過程341

9.2.1催化重整341

9.2.2流化催化裂化345

9.2.3石油中有機硫化物的催化脫除349

9.3煤轉化中的催化作用352

9.3.1煤直接液化中的催化作用353

9.3.2煤直接氣化中的催化作用357

9.3.3煤的催化燃燒361

9.4天然氣催化轉化363

9.4.1CH4間接化學轉化364

9.4.2CH4的催化燃燒367

9.5生物質催化轉化369

9.5.1植物油的轉化370

9.5.2生物質的生物催化轉化370

9.5.3生物質衍生物的催化重整371

9.5.4生物質熱化學轉化372

9.6燃料電池中的催化反應375

9.6.1燃料電池簡介375

9.6.2燃料電池工作原理376

9.6.3甲醇水蒸氣重整377

9.6.4汽柴油自熱重整379

9.6.5直接碳燃料電池380

9.7化學儲能中的催化反應384

9.7.1水分解制氫384

9.7.2CO2還原反應388

主要參考文獻392