工業(yè)催化（第四版）

第1章工業(yè)催化發(fā)展概述/ 1
1.1催化概念的誕生1
1.2基礎(chǔ)化工催化工藝的開發(fā)期1
1.3煉油和石油化學(xué)工業(yè)的蓬勃發(fā)展時期2
1.4合成高分子材料工業(yè)的興起3
1.5擇形催化與新一代石油煉制工業(yè)4
1.6手性催化與制藥工業(yè)4
1.721世紀催化科學(xué)技術(shù)前沿6
1.7.1納米時代的催化研究：實驗方法和理論方法6
1.7.2催化反應(yīng)追求的目標9
1.7.3催化反應(yīng)的激活手段9
1.7.4超分子催化9
1.7.5單原子催化10

第2章固體催化劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)/ 12
2.1固體中鍵合結(jié)構(gòu)類型12
2.2晶體結(jié)構(gòu)13
2.2.1晶格、晶面及其標記13
2.2.2填充分數(shù)14
2.2.3表面層外氣-固界層的結(jié)構(gòu)16
2.2.4體相和表相結(jié)構(gòu)的不完整性16
2.3分子表面化學(xué)18
2.3.1潔凈固體表面的集合結(jié)構(gòu)特征18
2.3.2潔凈固體表面的弛豫和重構(gòu)19
2.3.3吸附單分子層的有序化膜20
2.4固體能帶結(jié)構(gòu)簡介22

第3章吸附與多相催化/ 25
3.1催化作用與催化劑25
3.1.1催化作用的定義與特征25
3.1.2催化劑的組成與載體的功能27
3.1.3對工業(yè)催化劑的要求32
3.2三個重要的催化概念35
3.3分子的化學(xué)吸附36
3.3.1吸附等溫式36
3.3.2金屬表面上的化學(xué)吸附39
3.3.3氧化物表面上的化學(xué)吸附43
3.4多相催化的反應(yīng)步驟45
3.4.1外擴散45
3.4.2內(nèi)擴散46
3.4.3反應(yīng)物分子的化學(xué)吸附47
3.4.4表面反應(yīng)48
3.4.5產(chǎn)物的脫附48

第4章固體催化劑及其催化作用/ 49
4.1酸堿催化劑及其催化作用49
4.1.1固體酸、堿的定義和分類49
4.1.2固體表面的酸、堿性質(zhì)及其測定50
4.1.3酸、堿中心的形成與結(jié)構(gòu)53
4.1.4固體酸、堿的催化作用57
4.1.5超強酸及其催化作用59
4.1.6超強堿及其催化作用61
4.1.7雜多化合物及其催化作用62
4.1.8離子交換樹脂催化劑及其催化作用65
4.2非納米分子篩催化劑及其催化作用67
4.2.1分子篩的結(jié)構(gòu)構(gòu)型68
4.2.2分子篩催化劑的催化性能與調(diào)變71
4.2.3中孔分子篩催化劑及其催化作用75
4.3金屬催化劑及其催化作用77
4.3.1金屬和金屬表面的化學(xué)鍵78
4.3.2金屬催化劑催化活性的經(jīng)驗規(guī)則81
4.3.3負載型金屬催化劑的催化活性82
4.3.4金屬簇狀物催化劑84
4.3.5合金催化劑及其催化作用85
4.3.6非晶態(tài)合金催化劑及其催化作用85
4.3.7金屬膜催化劑及其催化作用87
4.4金屬氧化物催化劑及其催化作用90
4.4.1半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)及其催化活性90
4.4.2氧化物表面的MO性質(zhì)與催化劑活性、選擇性的關(guān)聯(lián)92
4.4.3復(fù)合金屬氧化物催化劑的結(jié)構(gòu)化學(xué)94
4.5金屬硫化物催化劑及其催化作用98
4.5.1加氫脫硫及其相關(guān)過程的作用機理99
4.5.2重油的催化加氫精制100
4.6納米催化101
4.6.1小尺寸效應(yīng)101
4.6.2表面效應(yīng)102
4.6.3界面效應(yīng)103
4.6.4納米限域效應(yīng)104

第5章絡(luò)合催化與聚合催化/ 105
5.1概述105
5.2過渡金屬離子的化學(xué)鍵合106
5.2.1絡(luò)合催化中重要的過渡金屬離子與絡(luò)合物106
5.2.2配位鍵合與絡(luò)合活化106
5.3絡(luò)合催化中的關(guān)鍵反應(yīng)步驟107
5.3.1配位不飽和與氧化加成107
5.3.2穿插反應(yīng)109
5.3.3β-氫轉(zhuǎn)移109
5.3.4配位體解離和配位體交換110
5.4絡(luò)合催化循環(huán)110
5.4.1絡(luò)合催化加氫110
5.4.2絡(luò)合催化氧化111
5.4.3絡(luò)合異構(gòu)化112
5.4.4羰基合成與氫甲酰化112
5.4.5甲醇絡(luò)合羰化合成乙酸113
5.5配位場的影響114
5.5.1空位概念和模板效應(yīng)114
5.5.2反式效應(yīng)114
5.6均相絡(luò)合催化劑的固相化技術(shù)114
5.6.1一般的固載方式115
5.6.2載體的類型116
5.6.3錨定絡(luò)合物核的多重性117
5.7無金屬的均相催化——有機小分子催化118
5.8聚合催化120
5.8.1Ziegler-Natta催化劑121
5.8.2Phillips型催化劑122
5.8.3茂金屬聚合催化劑122
5.8.4非茂后過渡金屬聚合催化劑124

第6章光催化與電催化/ 125
6.1環(huán)境友好的催化技術(shù)125
6.1.1“零排放”與綠色化學(xué)125
6.1.2“原子經(jīng)濟”“E因子”與綠色化工生產(chǎn)128
6.1.3環(huán)境友好催化技術(shù)案例分析128
6.2光催化技術(shù)130
6.2.1光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)131
6.2.2光催化基本原理131
6.2.3半導(dǎo)體光催化劑性能的調(diào)變133
6.2.4環(huán)境光催化——光催化治理環(huán)境污染物136
6.2.5能源光催化——光催化水制氫139
6.3電催化技術(shù)144
6.3.1電化學(xué)基本知識144
6.3.2電催化反應(yīng)機理145
6.3.3電極的催化作用147
6.3.4電催化與燃料電池148
6.3.5電催化水制氫152
6.3.6電催化CO2還原153

第7章生物催化/ 156
7.1生物催化劑的類別156
7.2生物催化反應(yīng)的特征157
7.3酶的系統(tǒng)分類和系統(tǒng)命名158
7.4酶的功能與反應(yīng)動力學(xué)158
7.5影響酶催化反應(yīng)的因素160
7.6生物催化技術(shù)的應(yīng)用161
7.6.1在手性化合物合成上的應(yīng)用161
7.6.2在精細/大宗化學(xué)品工業(yè)上的應(yīng)用163
7.6.3在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用164
7.6.4在食品工業(yè)上的應(yīng)用164
7.6.5在化妝品工業(yè)上的應(yīng)用165
7.6.6在生物能源工業(yè)上的應(yīng)用165
7.6.7在高分子工業(yè)上的應(yīng)用166
7.6.8在環(huán)保工業(yè)上的應(yīng)用167
7.6.9在紡織工業(yè)上的應(yīng)用167
7.6.10在造紙工業(yè)上的應(yīng)用167
7.7生物催化的發(fā)展趨勢167

第8章工業(yè)催化劑的設(shè)計/ 170
8.1工業(yè)催化劑的設(shè)計方法170
8.2催化劑設(shè)計的框圖程序171
8.3催化劑主要組分的設(shè)計174
8.4催化劑次要組分的設(shè)計176
8.5催化劑類型的設(shè)計177
8.5.1塊狀金屬催化劑177
8.5.2負載金屬催化劑179
8.6固體催化劑設(shè)計的新思路186
8.6.1利用酶催化原理設(shè)計186
8.6.2利用組合技術(shù)設(shè)計188
8.6.3固體催化劑構(gòu)件組裝的設(shè)計189

第9章工業(yè)催化劑的制備與使用/ 192
9.1工業(yè)催化劑的制備192
9.1.1沉淀法193
9.1.2浸漬法203
9.1.3混合法210
9.1.4離子交換法211
9.1.5熔融法211
9.2催化劑制備技術(shù)新進展212
9.2.1微乳液技術(shù)212
9.2.2溶膠-凝膠技術(shù)216
9.2.3超臨界流體技術(shù)222
9.2.4膜技術(shù)224
9.2.5水熱/溶劑熱技術(shù)226
9.3工業(yè)催化劑的使用228
9.3.1運輸、貯存與填裝228
9.3.2升溫與還原229
9.3.3開、停車及催化劑鈍化230
9.3.4催化劑的使用、失活與再生231

第10章工業(yè)催化劑宏觀物性測試與性能評價/ 236
10.1催化劑活性測試的基本概念236
10.1.1活性測試的目標236
10.1.2實驗室催化劑活性測試反應(yīng)器的類型237
10.2催化劑活性的測定238
10.2.1影響催化劑活性測定的因素238
10.2.2測定活性的試驗方法240
10.3催化劑的宏觀物性及其測定241
10.3.1催化劑的表面積及其測定241
10.3.2催化劑的孔結(jié)構(gòu)及其測定243
10.3.3催化劑機械強度的測定250
10.4催化劑抗毒性能的評價253
10.5工業(yè)催化劑壽命的考察253
10.5.1影響催化劑壽命的因素253
10.5.2催化劑壽命的測試254

第11章催化劑表征技術(shù)/ 257
11.1氣相色譜技術(shù)257
11.1.1程序升溫脫附法257
11.1.2程序升溫還原法259
11.1.3氫氧滴定脈沖色譜法259
11.2熱分析法260
11.2.1差熱分析法260
11.2.2熱重分析法261
11.2.3差示掃描量熱法262
11.2.4熱分析法在催化研究中的應(yīng)用262
11.3X射線衍射分析法262
11.4光譜法263
11.4.1紅外吸收光譜法263
11.4.2拉曼光譜法265
11.5顯微分析法265
11.5.1掃描電鏡法265
11.5.2透射電鏡法266
11.5.3掃描隧道顯微鏡法266
11.5.4原子力顯微鏡267
11.5.5顯微技術(shù)在催化劑研究中的應(yīng)用268
11.6能譜法268
11.6.1俄歇電子能譜法268
11.6.2X射線光電子能譜法269
11.6.3紫外光電子能譜法269
11.7核磁共振法270
11.8穆斯堡爾譜271
11.9工作狀態(tài)下的催化劑表征技術(shù)271

參考文獻/ 274