"十二五"普通高等教育本科国家级规划教材·普通高等教育"十二五"国家级规划教材:工业催化.pdf

 

书籍描述

内容简介
本书是《工业催化》第三版。全书共12章,包括:绪论,固体催化剂的结构基础,吸附、催化作用与多相催化,络合催化与聚合催化,环保催化与环境友好催化技术,新能源和燃料工业用催化技术,生物催化技术,精细有机合成和药物、调制剂生产的催化策略技术,微动力学分析法与工业催化剂设计,工业催化剂的制备与使用,工业催化剂的评价与宏观物性测试,催化剂表征技术简介等。
本书可作为化工、煤化工、石油化工、能源化工、环境化工、精细化工等相关专业的本科生、研究生教材,也可供相关领域的科研人员参考。

编辑推荐
《"十二五"普通高等教育本科国家级规划教材·普通高等教育"十二五"国家级规划教材:工业催化(第三版)》可作为化工、煤化工、石油化工、能源化工、环境化工、精细化工等相关专业的本科生、研究生教材,也可供相关领域的科研人员参考。

目录
第1章 绪论
1.1 课程的性质和任务
1.2 课程的主要内容
1.3 工业催化的发展简史
1.3.1 催化概念的诞生
1.3.2 基础化工催化工艺的开发期
1.3.3 炼油和石油化学工业的蓬勃发展时期
1.3.4 合成高分子材料工业的兴起
1.3.5 择形催化与新一代石油炼制工业
1.3.6 手性催化与制药工业
1.421世纪催化科学技术面临的新挑战
1.4.1 纳米时代的催化研究:实验方法和理论方法
1.4.2 过程工业开发采用的催化技术:手性催化、生物催化等
1.4.3 催化反应追求的目标
1.4.4 催化反应的激活手段
第2章 固体催化剂的结构基础
2.1 固体中键合结构类型
2.2 晶体结构
2.2.1 晶格、晶面及其标记
2.2.2 填充分数
2.2.3 表面层外气—固界层的结构
2.2.4 催化剂载体的结构
2.2.5 体相和表相结构的不完整性
2.3 分子表面化学
2.3.1 洁净固体表面的集合结构特征
2.3.2 洁净固体表面的弛豫和重构
2.3.3 吸附单分子层的有序化、分子有序化膜的自组装及应用
2.4 固体能带结构简介
2.5 纳米材料结构
第3章 吸附、催化作用与催化剂
3.1 催化作用与催化剂
3.1.1 催化作用的定义和特征
3.1.2 催化剂的组成与载体的功能
3.1.3 对工业催化剂的要求
3.2 三个重要催化概念
3.3 分子的化学吸附
3.3.1 吸附等温式
3.3.2 金属表面上的化学吸附
3.3.3 氧化物表面上的化学吸附
3.4 多相催化的反应步骤
3.4.1 外扩散与外扩散系数
3.4.2 内扩散与内扩散系数
3.4.3 反应物分子的化学吸附
3.4.4 表面反应
3.4.5 产物的脱附
3.5 酸碱催化剂及其催化作用
3.5.1 固体酸、碱的定义和分类
3.5.2 固体表面的酸碱性质及其测定
3.5.3 酸、碱中心的形成与结构
3.5.4 固体酸、碱的催化作用
3.5.5 超强酸及其催化作用
3.5.6 超强碱及其催化作用
3.5.7 杂多化合物及其催化作用
3.5.8 离子交换树脂催化剂及其催化作用
3.6 非纳米分子筛催化剂及其催化作用
3.6.1 分子筛的结构构型
3.6.2 分子筛催化剂的催化性能与调变
3.6.3 中孔分子筛催化剂及其催化作用
3.7 金属催化剂及其催化作用
3.7.1 金属和金属表面的化学键
3.7.2 金属催化剂催化活性的经验规则
3.7.3 负载型金属催化剂的催化活性
3.7.4 金属簇状物催化剂
3.7.5 合金催化剂及其催化作用
3.7.6 非晶态合金催化剂及其催化作用
3.7.7 金属膜催化剂及其催化作用
3.8 金属氧化物催化剂及其催化作用
3.8.1 半导体的能带结构及其催化活性
3.8.2 氧化物表面的MO性质与催化剂活性、选择性的关联
3.8.3 复合金属氧化物催化剂的结构化学
3.9 金属硫化物催化剂及其催化作用
3.9.1 加氢脱硫及其相关过程的作用机理
3.9.2 重油的催化加氢精制
3.10 纳米催化
第4章 络合催化与聚合催化
4.1 概论
4.2 过渡金属离子的化学键合
4.2.1 络合催化中重要的过渡金属离子与络合物
4.2.2 配位键合与络合活化
4.3 络合催化中的关键反应步骤
4.3.1 配位不饱和与氧化加成
4.3.2 穿插反应
4.3.3 β—氢转移
4.3.4 配位体解离和配位体的交换
4.4 络合催化循环
4.4.1 络合催化加氢
4.4.2 络合催化氧化
4.4.3 络合异构化
4.4.4 羰基合成与氢甲酰化
4.4.5 甲醇络合羰化合成乙酸
4.5 配位场的影响
4.5.1 空位概念和模板效应
4.5.2 反式效应
4.6 均相络合催化剂的固相化技术
4.6.1 一般的固载方式
4.6.2 载体的类型
4.6.3 锚定络合物核的多重性
4.7 无金属的均相催化——有机小分子催化
4.8 聚合催化
4.8.1 Ziegler—Natta催化剂
4.8.2 Phillips型催化剂
4.8.3 茂金属聚合催化剂
4.8.4 非茂后过渡金属聚合催化剂
第5章 环保催化与环境友好催化技术
5.1 环境经济的提出和环境友好概念的产生
5.2 空气污染治理的催化技术
5.2.1 动态源的净化处理和三效催化剂
5.2.2 静态源的净化处理催化技术
5.3 工业废液的催化净化技术
5.3.1 废水对环境的影响及处理原则
5.3.2 WAO和CWAO
5.4 大气层保护与催化技术
5.4.1 保护臭氧层的催化技术
5.4.2 控制温室效应气体排放的催化技术
5.5 环境友好的催化技术
5.5.1 “零排放”与绿色化学
5.5.2 “原子经济”、“E因子”与绿色化工生产
5.5.3 环境友好催化技术的案例分析
5.6 光催化在环境科学中的应用和光催化环保功能材料
5.6.1 环境光催化——光催化裂解过程
5.6.2 光催化环保功能材料
第6章 新能源和燃料工业用催化技术
6.1 当前能源的结构及存在的问题
6.2 能源、能源载体和转换路线
6.3 资源和环境对能源开发的制约
6.4 经洁净技术处理的清洁能源
6.5 天然气能源
6.6 氢能与“氢经济”
6.6.1 氢的生产、贮存和运输
6.6.2 “氢经济”
6.7 燃料电池
6.7.1 燃料电池的工作原理
6.7.2 电极反应
6.7.3 燃料电池的类型
6.7.4 燃料电池的应用前景
6.8 煤的新应用
6.8.1 中国的煤基醇、醚燃料路线
6.8.2 美国“Vision 21”化石能源计划
6.8.3 丹麦Topsoc公司的强制合成与IGCC组合能源方案
6.9 生物质能源
第7章 生物催化技术
7.1 生物催化剂的类别
7.2 生物催化反应的特征
7.3 酶的系统分类和系统命名
7.4 酶的功能与反应动力学
7.5 影响酶催化反应的因素
7.6 生物催化技术的应用
7.6.1 生物催化剂在手性合成技术中的应用
7.6.2 酶催化在能源和环保中的应用
7.7 生物催化的发展趋势
第8章 精细有机合成和药物、调制剂生产的催化策略技术
8.1 概述
8.2 环境友好的C—H键氧化
8.2.1 机理分析
8.2.2 生物激发的C—H氧化催化剂
8.3 作为活化手段的氢键
第9章 微动力学分析法与工业催化剂设计
9.1 微动力学分析法概述
9.2 微动力学分析法案例分析
9.2.1 合成NH3铁催化剂分析
9.2.2 汽车尾气用三效催化剂分析
9.2.3 甲烷部分氧化用分子筛催化剂分析
9.3 工业催化剂的设计
9.3.1 工业催化剂的设计方法
9.3.2 催化剂设计的框图程序
9.3.3 催化剂主要组分的设计
9.3.4 催化剂次要组分的设计
9.4 催化剂的类型设计法
9.4.1 块状金属催化剂
9.4.2 负载金属催化剂
9.5 计算机辅助催化剂设计简介
9.6 固体催化剂设计的新思路
9.6.1 借用酶催化原理于非生物质固体催化材料合成的设计思路
9.6.2 利用组合技术设计和开发催化剂
9.6.3 固体催化剂的构件组装
第10章 工业催化剂的制备与使用
10.1 工业催化剂的制备
10.1.1 沉淀法
10.1.2 浸渍法
10.1.3 混合法
10.1.4 离子交换法
10.1.5 熔融法
10.2 催化剂制备技术新进展
10.2.1 微乳液技术
10.2.2 溶胶—凝胶技术
10.2.3 超临界流体技术
10.2.4 膜技术
10.3 工业催化剂的使用
10.3.1 运输、贮存与填装
10.3.2 升温与还原
10.3.3 开、停车及催化剂钝化
10.3.4 催化剂的使用、失活与再生
第11章 工业催化剂的评价与宏观物性测试
11.1 催化剂活性测试的基本概念
11.1.1 活性测试的目标
11.1.2 实验室活性测试反应器的类型及应用
11.2 催化剂活性的测定
11.2.1 影响催化剂活性测定的因素
11.2.2 测定活性的试验方法
11.2.3 活性测试的实例
11.3 催化剂的宏观物性及其测定
11.3.1 催化剂的表面积及其测定
11.3.2 催化剂的孔结构及其测定
11.3.3 催化剂机械强度的测定
11.4 催化剂抗毒性能的评价
11.5 工业催化剂寿命的考察
11.5.1 影响催化剂寿命的因素
11.5.2 催化剂寿命的测试
第12章 催化剂表征技术简介
12.1 气相色谱技术
12.1.1 程序升温脱附法
12.1.2 程序升温还原法
12.1.3 氢氧滴定脉冲色谱法
12.2 热分析法
12.2.1 差热分析法
12.2.2 热重分析法
12.2.3 差示扫描量热法
12.2.4 热分析在催化研究中的应用
12.3 X射线衍射分析法
12.4 光谱法
12.4.1 红外吸收光谱法
12.4.2 拉曼光谱法
12.5 显微分析法
12.5.1 扫描电镜法
12.5.2 透射电镜法
12.5.3 扫描隧道显微镜法
12.5.4 原子力显微镜
12.5.5 显微技术在催化剂研究中的应用
12.6 能谱法
12.6.1 俄歇电子能谱法
12.6.2 X射线光电子能谱法
12.6.3 紫外光电子能谱法
12.7 核磁共振法
12.8 穆斯堡尔谱
12.9 工作状态下的催化剂表征技术
12.9.1 高分辨率透射电子显微镜技术
12.9.2 扫描隧道显微镜技术
12.9.3 光致发光光谱技术
12.9.4 红外光谱技术
12.9.5 拉曼光谱技术
12.9.6 X射线光电子能谱技术
12.9.7 X射线衍射技术
参考文献

序言
本书自第二版问世以来,已经历了七年。此间正值国际、国内催化科学技术从传统向新领域转型时期。原书有些内容显得有些不够完整,特别是精细有机合成、弱键引发的催化技术完全空缺,未能完全反映当前催化研究的新进展。
为适应催化技术的发展,第三版首章概述了其发展变化。由于在工业生产中,传统催化剂及催化过程还是大量存在且正常运作,故仍保留原有的一些基础内容以便教学。表面科学是催化学科建立发展的基础,第2章论述了固体催化剂的结构基础,相比于上一版,对其内容作了适当的调整,简要地引入了一些分子轨道概念和能带结构概念,以便叙述纳米催化。第3章以后以分子活化的不同方式,分别介绍了酸催化、络合催化、聚合催化等,在保持原书的特点上加以增减。增加了精细有机合成及药物、调制剂生产的策略技术内容(第8章),以适应精细有机合成的迅速发展。第9章则在原工业催化剂设计的基础上增加了催化剂微动力学研究应用的内容。在催化剂表征技术中对新发展的“原位”表征技术做了简要增补,介绍了在真实工作状态下催化剂性能表征技术的新进展。
第三版编写中,传统催化内容由两位编者共同商定,第8章由黄仲涛拟定,催化剂表征技术由耿建铭增补。
在编写过程中,参考了国内外众多学者和专家的观点及新近的研究成果,本书的出版得到了化工出版社支持,编辑人员也付出了艰辛的劳动,在此一并致以诚挚的谢意。
第三版修改时间仓促,又限于编者的学识水平,不妥之处在所难免,敬请指正。

黄仲涛 耿建铭
于华南理工大学
2014年3月

第二版前言
自《工业催化》初版面世以来,已过去了近十五年。此间科技进步日新月异,能源、环保、新材料、生物中催化技术的应用日趋重要,环境友好和可持续性发展战略的实施给催化科学和技术提供了新的发展空间,也提出了更高的要求和新的挑战。我国高等院校化工专业的教育也进行了新的调整,原来的无机化工、有机化工、化学工程等专业已经合并成化学工程与工艺专业。工业催化课程成为了选修课。本次教材的修订再版,作者对原教材进行了大幅度的增改,试图能较全面地反映催化科学和催化技术近十几年来所取得的进步和最新的发展,以满足高等院校教育改革宽专业、厚基础的要求。第二版扩大了篇幅,从原来的5章增加为12章,介绍了工业催化的发展史;增加了环境催化、能源催化、生物催化和新材料催化等专章;加强了催化科学的基础知识,如表面结构化学、催化剂设计与表征的基础知识及传统催化领域知识内容的更新。
本书新增加的专章主要由黄仲涛执笔,其余增补基础和更新的内容由耿建铭执笔。本书脱稿后,由教指委推荐,经教育部有关专家的评审,被列为普通高等教育“十一五”国家级规划教材,这是对我们工作的肯定。在此,我们要特别感谢化学工业出版社对本书修订工作的支持,感谢为此进行精心策划并付出很多心血的编辑同志。编写过程中潘柱波、黄剑波、吕文毅等同学帮忙打字排版,也付出了辛勤的劳动,在此一并表示感谢!
限于我们的知识水平,本书在编写过程中必然存在诸多疏漏和不妥,敬请读者批评指正。

黄仲涛 耿建铭
于华南理工大学
2006年7月18日

文摘
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