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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6

1.3 固体催化剂的组成与结构7

1.3.1 固体催化剂的组成7

1.3.2 固体催化剂的结构9

1.4 催化剂的反应性能及对工业催化剂的要求11

1.4.1 催化剂的反应性能11

1.4.2 对工业催化剂的要求13

1.5 多相催化反应体系的分析14

1.5.1 多相催化反应过程的主要步骤14

1.5.2 多相催化反应中的物理过程15

1.5.3 多相催化反应中的化学过程16

1.5.4 多相催化反应过程的控制步骤18

参考文献19

第2章 催化剂的表面吸附和孔内扩散20

2.1 催化剂的物理吸附与化学吸附20

2.1.1 物理吸附与化学吸附20

2.1.2 吸附位能曲线21

2.1.3 吸附在多相催化反应中的作用23

2.2 化学吸附类型和化学吸附态23

2.2.1 化学吸附类型23

2.2.2 化学吸附态25

2.3 吸附平衡与等温方程29

2.3.1 等温吸附线29

2.3.2 等温方程30

2.4 催化剂的表面积及其测定33

2.4.1 BET法测定比表面积33

2.4.2 色谱法测定比表面积35

2.5 催化剂的孔结构与孔内扩散36

2.5.1 催化剂的孔结构36

2.5.2 催化剂的孔内扩散39

参考文献41

第3章 酸碱催化剂及其催化作用42

3.1 酸碱催化剂的应用及其分类42

3.1.1 酸碱催化剂的应用42

3.1.2 酸碱催化剂的分类42

3.2 酸碱定义及酸碱中心的形成43

3.2.1 酸碱定义43

3.2.2 酸碱中心的形成44

3.3 固体酸性质及其测定48

3.3.1 固体酸性质48

3.3.2 固体酸表面酸性质的测定49

3.3.3 超强酸52

3.4 酸碱催化作用及其催化机理53

3.4.1 均相酸碱催化53

3.4.2 多相酸碱催化56

3.5 沸石分子筛催化剂及其催化作用61

3.5.1 沸石分子筛的组成与结构61

3.5.2 沸石分子筛的特性64

3.5.3 沸石分子筛的酸碱催化性质及其调变66

3.5.4 沸石分子筛的择形催化作用69

3.6 典型酸催化剂催化反应剖析73

3.6.1 石油烃的催化裂化73

3.6.2 芳烃的异构化、歧化、烷基转移反应76

3.6.3 低碳烃芳构化制苯、甲苯和二甲苯78

3.7 固体酸碱催化的新进展80

3.7.1 微孔沸石分子筛的多样化80

3.7.2 多级复合孔催化剂及其应用82

3.7.3 离子液体催化剂及其应用82

3.7.4 酸性质可调控的阳离子交换树脂类固体酸83

3.7.5 固体酸催化剂表征及催化反应机理研究的进展84

参考文献85

第4章 金属催化剂及其催化作用87

4.1 金属催化剂的应用及其特性87

4.1.1 金属催化剂的应用87

4.1.2 金属催化剂的特性88

4.2 金属催化剂的化学吸附89

4.2.1 金属的电子组态与气体吸附能力间的关系89

4.2.2 金属催化剂的化学吸附与催化性能的关系90

4.3 金属催化剂电子因素与催化作用的关系93

4.3.1 能带理论93

4.3.2 价键理论95

4.4 金属催化剂晶体结构与催化作用的关系97

4.4.1 金属催化剂的晶体结构97

4.4.2 晶体结构对催化作用的影响98

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104

4.5 负载型金属催化剂及其催化作用105

4.5.1 金属分散度与催化活性的关系105

4.5.2 金属催化反应的结构敏感行为107

4.5.3 金属与载体的相互作用108

4.5.4 负载金属催化剂的氢溢流现象110

4.6 合金催化剂及其催化作用111

4.6.1 合金的分类和表面富集111

4.6.2 合金的电子效应和几何效应与催化作用的关系112

4.7 典型金属催化剂催化作用剖析114

4.7.1 合成氨工业催化剂114

4.7.2 乙烯环氧化工业催化剂117

4.7.3 催化重整工业催化剂119

4.8 金属催化剂开发与应用进展120

4.8.1 合成氨的钌催化剂的开发121

4.8.2 银催化乙烯环氧化催化剂选择性的突破121

4.8.3 金催化剂的崛起121

4.8.4 非晶态合金的工业应用122

参考文献122

第5章 过渡金属氧（硫）化物催化剂及其催化作用124

5.1 过渡金属氧（硫）化物催化剂的结构类型及其应用124

5.1.1 过渡金属氧（硫）化物催化剂的应用及其特点124

5.1.2 过渡金属氧化物催化剂的结构类型125

5.2 金属氧化物中的缺陷和半导体性质127

5.2.1 半导体的能带结构和类型127

5.2.2 n型和P型半导体的生成129

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130

5.3 半导体催化剂的化学吸附与半导体电子催化理论132

5.3.1 半导体催化剂的化学吸附132

5.3.2 氧化物催化剂的半导体机理133

5.4 过渡金属氧化物催化剂的氧化还原机理135

5.4.1 金属—氧键强度对催化反应的影响135

5.4.2 金属氧化物催化剂氧化还原机理138

5.5 过渡金属氧化物中晶体场的影响140

5.5.1 过渡金属氧化物晶体场稳定化能141

5.5.2 晶体场稳定化能对催化作用的影响143

5.6 过渡金属氧化物催化剂典型催化过程分析145

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145

5.6.2 钒系复氧化物催化剂催化C4烃选择氧化制顺酐148

5.6.3 尖晶石型复氧化物催化剂催化乙苯脱氢制苯乙烯149

5.6.4 氧化钴（镍）-氧化钼（钨）加氢脱硫催化剂催化作用150

5.7 过渡金属氧化物催化剂的研究进展152

5.7.1 概述152

5.7.2 晶面择优过渡金属氧化物的催化性能153

参考文献156

第6章 络合催化剂及其催化作用158

6.1 络合催化剂的应用及化学成键作用158

6.1.1 络合催化剂的应用158

6.1.2 过渡金属络合物化学成键作用159

6.2 络合催化剂的形成与络合物的反应160

6.2.1 过渡金属d电子组态与络合物配位数的关系160

6.2.2 络合催化剂中常见的配位体及其分类161

6.2.3 络合物氧化加成与还原消除反应162

6.2.4 配位体取代反应和对位效应163

6.2.5 σ-π型配位体的重排、插入与转移反应165

6.3 络合空位的形成、反应物的活化和络合催化剂的调变166

6.3.1 络合空位的形成166

6.3.2 反应物的活化167

6.3.3 络合催化剂的调变169

6.4 络合催化机理及络合催化实例分析170

6.4.1 络合催化的一般机理170

6.4.2 络合催化剂的催化作用实例分析171

6.5 络合催化剂的固相化及金属原子簇催化剂179

6.5.1 均相络合催化剂的优缺点179

6.5.2 均相络合催化剂的固相化179

6.5.3 金属原子簇催化剂180

6.6 络合催化剂研究进展及应用182

6.6.1 茂金属催化剂182

6.6.2 非茂后过渡金属催化剂183

6.6.3 不对称催化合成184

参考文献185

第7章 催化剂的选择、制备、使用与再生187

7.1 催化剂的选择目的187

7.1.1 现有催化剂的改进187

7.1.2 利用廉价原料研制开发化工产品所需催化剂188

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189

7.2 选择催化剂组分常用方法190

7.2.1 利用元素周期表进行催化剂活性组分的选择190

7.2.2 利用催化功能组合构思催化剂192

7.3 催化剂的制备与催化剂的预处理193

7.3.1 催化剂制备的主要方法193

7.3.2 催化剂的预处理（活化）197

7.4 催化剂失活与再生200

7.4.1 催化剂中毒200

7.4.2 催化剂烧结202

7.4.3 催化剂积炭204

7.4.4 催化剂再生205

参考文献205

第8章 环境催化207

8.1 环境催化的特点和研究内容207

8.1.1 环境催化的特点207

8.1.2 环境催化对催化剂的要求207

8.1.3 环境催化的研究内容208

8.2 机动车尾气净化催化技术209

8.2.1 汽油机汽车尾气净化催化技术209

8.2.2 柴油机汽车尾气净化催化技术212

8.3 排烟脱硫、脱氮技术213

8.3.1 催化脱除NOx213

8.3.2 催化脱除SOx215

8.3.3 同时催化脱除SOx和NOx217

8.4 催化燃烧218

8.5 氯氟烃的催化治理219

8.6 水污染治理219

8.6.1 反应机理220

8.6.2 半导体光催化剂220

8.6.3 光催化反应器221

8.7 清洁燃料的生产和环境友好催化技术的开发222

8.7.1 清洁汽油和柴油的生产222

8.7.2 生物柴油227

8.7.3 环境友好催化剂及催化技术的开发228

8.8 废弃资源的利用232

8.8.1 CO2的催化作用233

8.8.2 催化降解废旧塑料制汽油和柴油233

参考文献234

催化反应、催化材料新进展概述236

总习题243

总习题参考答案251