催化剂与催化作用 石油、非石油资源催化转化制取能源及化学品2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1章 催化剂与催化作用基本知识1

1.1 催化作用的特征1

1.1.1 催化剂和催化作用的定义1

1.1.2 催化作用不能改变化学平衡1

1.1.3 催化作用通过改变反应历程而改变反应速度2

1.1.4 催化剂对加速化学反应具有选择性3

1.2 催化反应和催化剂分类4

1.2.1 催化反应分类4

1.2.2 催化剂分类7

1.3 固体催化剂的组成与结构8

1.3.1 固体催化剂的组成8

1.3.2 固体催化剂的结构11

1.4 催化剂的反应性能及对工业催化剂的要求13

1.4.1 催化剂的反应性能13

1.4.2 对工业催化剂的要求16

1.5 多相催化反应体系的分析17

1.5.1 多相催化反应过程的主要步骤17

1.5.2 多相催化反应中的物理过程18

1.5.3 多相催化反应中的化学过程19

1.5.4 多相催化反应过程的控制步骤22

参考文献22

第2章 催化剂的表面吸附和孔内扩散24

2.1 催化剂的物理吸附与化学吸附24

2.1.1 物理吸附与化学吸附24

2.1.2 吸附位能曲线25

2.1.3 吸附在多相催化反应中的作用27

2.2 化学吸附类型和化学吸附态28

2.2.1 化学吸附类型28

2.2.2 化学吸附态30

2.3 吸附平衡与等温方程34

2.3.1 等温吸附线34

2.3.2 等温方程36

2.4 催化剂的表面积及其测定40

2.4.1 BET法测定比表面积40

2.4.2 色谱法测定比表面积42

2.5 催化剂的孔结构与孔内扩散43

2.5.1 催化剂的孔结构43

2.5.2 催化剂的孔内扩散47

参考文献49

第3章 酸碱催化剂及其催化作用50

3.1 酸碱催化剂的应用及其分类50

3.1.1 酸碱催化剂的应用50

3.1.2 酸碱催化剂的分类51

3.2 酸碱定义及酸碱中心的形成51

3.2.1 酸碱定义51

3.2.2 酸碱中心的形成52

3.3 固体酸性质及其测定58

3.3.1 固体酸性质58

3.3.2 固体酸表面酸性质的测定59

3.3.3 超强酸62

3.4 酸碱催化作用及其催化机理63

3.4.1 均相酸碱催化63

3.4.2 多相酸碱催化67

3.5 沸石分子筛催化剂及其催化作用72

3.5.1 沸石分子筛的组成与结构73

3.5.2 沸石分子筛的特性77

3.5.3 沸石分子筛的酸碱催化性质及其调变78

3.5.4 沸石分子筛的择形催化作用82

3.6 典型酸催化剂催化反应剖析86

3.6.1 石油烃的催化裂化87

3.6.2 芳烃的异构化、歧化、烷基转移反应90

3.6.3 低碳烃芳构化制苯、甲苯和二甲苯93

3.7 固体酸碱催化的新进展95

3.7.1 微孔沸石分子筛的多样化96

3.7.2 多级复合孔催化剂及其应用97

3.7.3 离子液体催化剂及其应用98

3.7.4 酸性质可调控的阳离子交换树脂类固体酸99

3.7.5 固体酸催化剂表征及催化反应机理研究的进展100

参考文献101

第4章 金属催化剂及其催化作用104

4.1 金属催化剂的应用及其特性104

4.1.1 金属催化剂的应用104

4.1.2 金属催化剂的特性105

4.2 金属催化剂的化学吸附106

4.2.1 金属的电子组态与气体吸附能力间的关系106

4.2.2 金属催化剂的化学吸附与催化性能的关系108

4.3 金属催化剂电子因素与催化作用的关系111

4.3.1 能带理论112

4.3.2 价键理论114

4.4 金属催化剂晶体结构与催化作用的关系117

4.4.1 金属催化剂的晶体结构117

4.4.2 晶体结构对催化作用的影响118

4.4.3 金属催化剂晶格缺陷和不均一表面对催化剂性能的影响124

4.5 负载型金属催化剂及其催化作用126

4.5.1 金属分散度与催化活性的关系126

4.5.2 金属催化反应的结构敏感行为128

4.5.3 金属与载体的相互作用130

4.5.4 负载金属催化剂的氢溢流现象131

4.6 合金催化剂及其催化作用132

4.6.1 合金的分类和表面富集133

4.6.2 合金的电子效应和几何效应与催化作用的关系134

4.7 典型金属催化剂催化作用剖析137

4.7.1 合成氨工业催化剂137

4.7.2 乙烯环氧化工业催化剂140

4.7.3 催化重整工业催化剂142

4.8 金属催化剂开发与应用进展144

4.8.1 甲烷高效转化研究的重大突破144

4.8.2 合成氨的钌催化剂的开发145

4.8.3 银催化乙烯环氧化催化剂选择性的突破145

4.8.4 金催化剂的崛起146

4.8.5 非晶态合金的工业应用146

参考文献147

第5章 过渡金属氧（硫）化物催化剂及其催化作用150

5.1 过渡金属氧（硫）化物催化剂的结构类型及其应用150

5.1.1 过渡金属氧（硫）化物催化剂的应用及其特点150

5.1.2 过渡金属氧化物催化剂的结构类型152

5.2 金属氧化物中的缺陷和半导体性质154

5.2.1 半导体的能带结构和类型154

5.2.2 n型和p型半导体的生成156

5.2.3 杂质对半导体催化剂费米能级、逸出功和电导率的影响158

5.3 半导体催化剂的化学吸附与半导体电子催化理论159

5.3.1 半导体催化剂的化学吸附159

5.3.2 氧化物催化剂的半导体机理161

5.4 过渡金属氧化物催化剂的氧化还原机理164

5.4.1 金属—氧键强度对催化反应的影响164

5.4.2 金属氧化物催化剂氧化还原机理167

5.5 过渡金属氧化物中晶体场的影响169

5.5.1 过渡金属氧化物晶体场稳定化能171

5.5.2 晶体场稳定化能对催化作用的影响173

5.6 过渡金属氧化物催化剂典型催化过程分析175

5.6.1 钼铋系复氧化物催化剂催化的丙烯胺氧化制丙烯腈175

5.6.2 钒系复氧化物催化剂催化C4烃选择氧化制顺酐179

5.6.3 尖晶石型复氧化物催化剂催化乙苯脱氢制苯乙烯180

5.6.4 氧化钴（镍）-氧化钼（钨）加氢脱硫催化剂催化作用182

5.7 过渡金属氧化物催化剂的研究进展184

5.7.1 概述184

5.7.2 晶面择优过渡金属氧化物的催化性能185

参考文献189

第6章 络合催化剂及其催化作用192

6.1 络合催化剂的应用及化学成键作用192

6.1.1 络合催化剂的应用192

6.1.2 过渡金属络合物化学成键作用193

6.2 络合催化剂的形成与络合物的反应195

6.2.1 过渡金属d电子组态与络合物配位数的关系195

6.2.2 络合催化剂中常见的配位体及其分类196

6.2.3 络合物氧化加成与还原消除反应197

6.2.4 配位体取代反应和对位效应198

6.2.5 σ-π型配位体的重排、插入与转移反应201

6.3 络合空位的形成、反应物的活化和络合催化剂的调变202

6.3.1 络合空位的形成202

6.3.2 反应物的活化203

6.3.3 络合催化剂的调变205

6.4 络合催化机理及络合催化实例分析207

6.4.1 络合催化的一般机理207

6.4.2 络合催化剂的催化作用实例分析208

6.5 络合催化剂的固相化及金属原子簇催化剂217

6.5.1 均相络合催化剂的优缺点217

6.5.2 均相络合催化剂的固相化218

6.5.3 金属原子簇催化剂219

6.6 络合催化剂研究进展及应用221

6.6.1 茂金属催化剂221

6.6.2 非茂后过渡金属催化剂223

6.6.3 不对称催化合成224

参考文献225

第7章 催化剂的选择、制备、使用与再生227

7.1 催化剂的选择目的227

7.1.1 现有催化剂的改进227

7.1.2 利用廉价原料研制开发化工产品所需催化剂229

7.1.3 为化工新产品和环境友好工艺的开发而研制催化剂229

7.2 选择催化剂组分常用方法231

7.2.1 利用元素周期表进行催化剂活性组分的选择231

7.2.2 利用催化功能组合构思催化剂233

7.3 催化剂的制备与催化剂的预处理235

7.3.1 催化剂制备的主要方法235

7.3.2 催化剂的预处理（活化）239

7.4 催化剂失活与再生243

7.4.1 催化剂中毒243

7.4.2 催化剂烧结246

7.4.3 催化剂积炭248

7.4.4 催化剂再生249

参考文献250

第8章 环境催化251

8.1 环境催化的特点和研究内容251

8.1.1 环境催化的特点251

8.1.2 环境催化对催化剂的要求252

8.1.3 环境催化的研究内容252

8.2 机动车尾气净化催化技术253

8.2.1 汽油机汽车尾气净化催化技术254

8.2.2 柴油机汽车尾气净化催化技术257

8.3 排烟脱硫、脱氮技术259

8.3.1 催化脱除NOx259

8.3.2 催化脱除SOx261

8.3.3 同时催化脱除SOx和NOx263

8.4 催化燃烧264

8.5 氯氟烃的催化治理265

8.6 水污染治理266

8.6.1 反应机理266

8.6.2 半导体光催化剂267

8.6.3 光催化反应器268

8.7 清洁燃料的生产和环境友好催化技术的开发269

8.7.1 清洁汽油和柴油的生产269

8.7.2 生物柴油275

8.7.3 环境友好催化剂及催化技术的开发277

8.8 废弃资源的利用282

8.8.1 CO2的催化利用282

8.8.2 催化降解废旧塑料制汽油和柴油283

参考文献284

第9章 非石油资源催化转化制取燃料及化学品287

9.1 分子筛催化的C1化学新反应287

9.1.1 甲醇制烯烃287

9.1.2 甲醇制芳烃298

9.1.3 二甲醚羰基化制备乙酸甲酯302

9.2 生物质催化转化305

9.2.1 生物质催化转化制生物质燃料306

9.2.2 生物质催化转化制化学品309

9.2.3 生物质催化转化绿色反应工艺实例剖析313

9.2.4 展望315

9.3 能源光催化315

9.3.1 开展能源光催化的意义315

9.3.2 能源光催化分解水的基本原理316

9.3.3 光催化分解水制氢催化剂的组成与结构特点319

9.3.4 光催化分解水制氢微观机制与反应动力学322

9.3.5 光催化分解水制氢的国内外现状与发展趋势324

9.4 燃料电池中的催化326

9.4.1 燃料电池及其发展历史326

9.4.2 燃料电池电极催化剂、电解质及常用燃料329

9.4.3 不同燃料电池工作原理及应用现状331

9.4.4 我国燃料电池的发展概况338

参考文献339

第10章 新催化材料及催化反应345

10.1 碳基催化材料及催化反应345

10.1.1 炭材料概述及物化性能表征345

10.1.2 多孔炭材料的设计合成及在催化中的应用349

10.1.3 晶态碳催化材料及应用355

10.1.4 碳化物催化剂及催化反应360

10.1.5 碳基催化材料的发展与展望365

10.2 介孔材料及催化反应365

10.2.1 概述365

10.2.2 M41S系列硅基介孔材料367

10.2.3 SBA-n系列硅基介孔材料373

10.2.4 介-微孔复合材料375

10.2.5 非硅基介孔材料379

10.2.6 展望381

10.3 金属有机框架材料及应用382

10.3.1 概述382

10.3.2 MOFs材料的制备、组成及结构382

10.3.3 MOFs催化剂的催化作用387

10.3.4 MOFs材料催化反应390

10.3.5 前景与展望395

10.4 膜催化反应器及膜催化396

10.4.1 膜催化的意义396

10.4.2 膜催化反应器的特点396

10.4.3 膜催化反应器的种类397

10.4.4 膜催化典型应用实例398

10.4.5 膜催化反应器的应用展望403

参考文献404