催化劑基礎(chǔ)及應(yīng)用

第1章 緒論1

1.1催化劑及其催化作用1

1.2催化劑的重要應(yīng)用領(lǐng)域2

1.3一些常用術(shù)語(yǔ)3

第2章 催化劑與催化作用的基礎(chǔ)知識(shí)7

2.1催化劑的特征7

2.2催化反應(yīng)和催化劑分類(lèi)9

2.2.1催化作用的化學(xué)本質(zhì)9

2.2.2催化劑分類(lèi)10

2.3固體催化劑的組成和結(jié)構(gòu)14

2.3.1催化劑的組成14

2.3.2催化劑的結(jié)構(gòu)16

2.4催化劑的性能和工業(yè)催化劑的基本要求19

2.4.1催化劑性能19

2.4.2工業(yè)催化劑的基本要求20

2.5多相催化反應(yīng)體系分析21

第3章 吸附作用與多相催化24

3.1物理吸附與化學(xué)吸附24

3.1.1物理吸附24

3.1.2化學(xué)吸附25

3.1.3物理吸附與化學(xué)吸附的差別26

3.1.4吸附位能曲線27

3.1.5吸附熱隨表面覆蓋度的變化28

3.1.6化學(xué)吸附強(qiáng)弱與催化活性的關(guān)系29

3.2化學(xué)吸附的類(lèi)型和化學(xué)吸附態(tài)30

3.2.1化學(xué)吸附的類(lèi)型30

3.2.2化學(xué)吸附態(tài)32

3.3吸附動(dòng)力學(xué)34

3.3.1吸附和脫附速率的基本方程34

3.3.2吸附等溫線的各種模型35

3.3.3氣固吸附等溫線的類(lèi)型39

3.4催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)43

3.4.1反應(yīng)速率定義44

3.4.2符合Langmuir吸附模型的動(dòng)力學(xué)方程44

第4章 酸堿催化劑及催化作用46

4.1酸堿催化劑的應(yīng)用和分類(lèi)46

4.2酸堿的定義和酸堿催化活性中心的形成47

4.3固體酸的性質(zhì)48

4.4酸堿催化機(jī)理49

4.4.1酸中心的形成49

4.4.2酸堿催化作用機(jī)理53

4.5分子篩催化劑56

4.5.1分子篩的概念56

4.5.2分子篩的結(jié)構(gòu)特征56

4.5.3幾種具有代表性的分子篩58

4.5.4分子篩的催化作用機(jī)理60

4.6典型酸堿催化實(shí)例分析61

4.6.1催化裂化工藝簡(jiǎn)介62

4.6.2催化裂化的反應(yīng)機(jī)理62

4.6.3催化裂化裝置的工藝流程64

第5章 金屬催化劑及催化作用66

5.1金屬催化劑的結(jié)構(gòu)66

5.1.1金屬(合金)的晶體結(jié)構(gòu)66

5.1.2金屬(合金)的電子結(jié)構(gòu)69

5.1.3金屬(合金)的表面結(jié)構(gòu)71

5.2金屬催化劑的特征和催化作用75

5.2.1金屬催化劑的特征75

5.2.2金屬催化劑的催化作用原理--多位理論75

5.2.3金屬催化劑的表面化學(xué)吸附態(tài)78

5.3負(fù)載型金屬催化劑82

5.3.1金屬粒徑與催化活性的關(guān)系82

5.3.2多功能催化劑的構(gòu)建83

5.3.3金屬與載體之間的相互作用83

5.3.4催化活性組分的遷移和燒結(jié)85

5.4金屬催化劑的應(yīng)用及實(shí)例分析85

5.4.1烴類(lèi)加氫、脫氫反應(yīng)86

5.4.2烴類(lèi)氧化反應(yīng)88

5.4.3氨的合成反應(yīng)88

5.4.4費(fèi)?托合成反應(yīng)89

第6章 金屬氧化物催化劑及催化作用92

6.1金屬氧化物的組成和結(jié)構(gòu)特性92

6.1.1金屬氧化物的成鍵92

6.1.2單一金屬氧化物93

6.1.3復(fù)合金屬氧化物93

6.1.4雜多酸復(fù)合氧化物97

6.2金屬氧化物催化劑的催化作用99

6.2.1金屬氧化物催化劑的催化作用機(jī)理100

6.2.2金屬氧化物催化劑的表面氧物種及其作用100

6.2.3金屬氧化物催化劑的酸堿性與催化性能的關(guān)系102

6.3金屬氧化物催化劑對(duì)反應(yīng)分子的吸附和活化104

6.3.1金屬氧化物催化劑對(duì)烴分子的吸附和活化104

6.3.2H2的吸附和反應(yīng)性106

6.3.3CO的吸附和反應(yīng)性106

6.3.4NO的吸附和反應(yīng)性107

6.4金屬氧化物催化劑的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例107

6.4.1丙烯氧化制丙烯醛和丙烯酸107

6.4.2丙烯氨氧化制丙烯腈109

6.4.3異丁烯選擇性氧化制甲基丙烯酸110

6.4.4丁烯氧化脫氫制丁二烯111

6.4.5正丁烷選擇性氧化制順丁烯二酸酐111

第7章 均相催化劑及催化作用114

7.1均相絡(luò)合催化劑的應(yīng)用及其特征114

7.1.1均相絡(luò)合催化劑的應(yīng)用114

7.1.2均相絡(luò)合催化劑的特征115

7.2過(guò)渡金屬絡(luò)合物的化學(xué)成鍵作用116

7.2.1過(guò)渡金屬離子與絡(luò)合物的配位鍵合與絡(luò)合活化116

7.2.2絡(luò)合催化循環(huán)117

7.3絡(luò)合催化機(jī)理118

7.3.1配位取代或交換反應(yīng)118

7.3.2氧化加成和還原消除反應(yīng)119

7.3.3插入反應(yīng)和消除反應(yīng)120

7.3.4σ?π重排121

7.4均相絡(luò)合催化實(shí)例分析121

7.4.1烯烴加氫121

7.4.2乙烯氧化制乙醛122

7.4.3羰基合成124

第8章 環(huán)境催化基礎(chǔ)129

8.1概述129

8.1.1環(huán)境催化的應(yīng)用129

8.1.2環(huán)境催化劑的特點(diǎn)129

8.2催化脫硫130

8.2.1SO2的危害及污染現(xiàn)狀130

8.2.2催化脫硫方法130

8.3催化凈化NOx技術(shù)140

8.3.1NOx的來(lái)源及危害140

8.3.2催化凈化NOx141

8.4汽車(chē)尾氣的催化凈化144

第9章 生物催化基礎(chǔ)147

9.1概述147

9.1.1生物催化劑的概念147

9.1.2生物催化與綠色化學(xué)147

9.1.3生物催化與手性合成148

9.1.4生物催化技術(shù)的現(xiàn)狀148

9.2生物催化劑的特征149

9.2.1生物催化劑的專(zhuān)一性149

9.2.2生物催化劑的優(yōu)勢(shì)150

9.2.3生物催化劑的劣勢(shì)150

9.2.4生物催化劑的形式151

9.3生物催化作用原理151

9.3.1酶的分子結(jié)構(gòu)151

9.3.2酶的結(jié)構(gòu)與催化功能154

9.3.3酶的輔助因子155

9.3.4酶的催化作用機(jī)制155

9.3.5酶催化作用動(dòng)力學(xué)157

9.3.6生物催化劑的制備158

9.3.7生物催化劑的固定化160

9.4生物催化劑的應(yīng)用161

9.4.1酶及催化反應(yīng)的類(lèi)型161

9.4.2水解反應(yīng)162

9.4.3還原反應(yīng)165

9.4.4氧化反應(yīng)166

9.4.5轉(zhuǎn)移反應(yīng)167

9.4.6加成反應(yīng)167

9.4.7異構(gòu)反應(yīng)168

9.5生物催化的發(fā)展趨勢(shì)168

9.5.1生物催化劑篩選168

9.5.2生物催化劑改良169

9.5.3仿生酶的研究169

第10章 光催化基礎(chǔ)170

10.1光催化的一些基本概念170

10.1.1光催化反應(yīng)與光催化劑170

10.1.2光催化反應(yīng)的類(lèi)型170

10.1.3光化當(dāng)量定律和量子產(chǎn)率171

10.2光催化的基本原理171

10.2.1催化劑光活化過(guò)程171

10.2.2反應(yīng)物光活化過(guò)程174

10.3光催化的一些應(yīng)用實(shí)例175

10.3.1光催化分解水175

10.3.2有機(jī)污染物光催化降解177

10.3.3金屬離子的光催化還原177

第11章 催化劑的制備和成型178

11.1沉淀法178

11.1.1不同類(lèi)型的沉淀法178

11.1.2沉淀法操作的技術(shù)要點(diǎn)181

11.2浸漬法182

11.2.1等體積浸漬法182

11.2.2過(guò)量浸漬法182

11.2.3多次浸漬法183

11.2.4浸漬沉淀法183

11.2.5流化噴灑浸漬法183

11.2.6蒸氣相浸漬法183

11.3溶膠?凝膠法184

11.3.1溶膠?凝膠法的基本原理184

11.3.2溶膠的制備184

11.3.3凝膠過(guò)程184

11.4離子交換法185

11.4.1無(wú)機(jī)離子交換劑及其催化劑的制備185

11.4.2有機(jī)離子交換劑及其催化劑的制備185

11.5熱熔融法186

11.5.1熔鐵催化劑186

11.5.2過(guò)渡金屬骨架催化劑186

11.6混合法187

11.7催化劑的成型、干燥、焙燒與活化187

11.7.1催化劑的成型187

11.7.2催化劑的干燥189

11.7.3催化劑的焙燒與活化189

第12章 催化劑的研究方法190

12.1催化劑的性能測(cè)定方法190

12.1.1催化劑活性的測(cè)定190

12.1.2催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的測(cè)定191

12.2催化劑宏觀物理性質(zhì)的測(cè)定193

12.2.1比表面積、孔結(jié)構(gòu)等的測(cè)定193

12.2.2顆粒直徑、粒徑分布的測(cè)定196

12.2.3機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定198

12.3催化劑微觀性質(zhì)的測(cè)定和表征199

12.3.1X射線衍射法199

12.3.2X射線光電子能譜法201

12.3.3電子顯微鏡法205

12.3.4紅外和拉曼光譜法206

12.3.5核磁共振法211

12.3.6熱分析法216

12.3.7程序升溫技術(shù)217

第13章 催化劑設(shè)計(jì)和催化新材料220

13.1催化劑設(shè)計(jì)的綜合分析220

13.2主催化劑設(shè)計(jì)222

13.3助催化劑設(shè)計(jì)223

13.4催化劑載體的選擇224

13.5催化劑設(shè)計(jì)實(shí)例--汽車(chē)尾氣凈化催化劑225

13.5.1問(wèn)題的提出225

13.5.2反應(yīng)機(jī)理分析225

13.5.3催化劑的開(kāi)發(fā)226

13.6催化新材料的應(yīng)用229

13.6.1過(guò)渡金屬碳化物229

13.6.2非晶態(tài)合金229

13.6.3介孔材料(介孔分子篩)230

13.6.4中孔分子篩的合成體系和合成路線231

參考文獻(xiàn)233

《催化劑制備及應(yīng)用技術(shù)》系統(tǒng)地介紹了催化劑的一般知識(shí)，催化劑開(kāi)發(fā)--從實(shí)驗(yàn)室至工業(yè)規(guī)模，催化劑制備的一般特點(diǎn)及質(zhì)量控制，固體催化劑的制備方法，催化劑成型，催化劑干燥技術(shù)，催化劑焙燒，催化劑還原及硫化。

《催化劑制備及應(yīng)用技術(shù)》可供煉油、石油化工、環(huán)保及化工行業(yè)的工程技術(shù)人員、生產(chǎn)管理人員、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)人員，以及高等院校從事催化劑研究與教學(xué)工作的人員參考。