工業(yè)催化（第三版）

第1章　緒論
　1.1　課程的性質(zhì)和任務
　1.2　課程的主要內(nèi)容
　1.3　工業(yè)催化的發(fā)展簡史
　　1.3.1　催化概念的誕生
　　1.3.2　基礎(chǔ)化工催化工藝的開發(fā)期
　　1.3.3　煉油和石油化學工業(yè)的蓬勃發(fā)展時期
　　1.3.4　合成高分子材料工業(yè)的興起
　　1.3.5　擇形催化與新一代石油煉制工業(yè)
　　1.3.6　手性催化與制藥工業(yè)
　1.4　21世紀催化科學技術(shù)面臨的新挑戰(zhàn)
　　1.4.1　納米時代的催化研究：實驗方法和理論方法
　　1.4.2　過程工業(yè)開發(fā)采用的催化技術(shù)：手性催化、生物催化等
　　1.4.3　催化反應追求的目標
　　1.4.4　催化反應的激活手段
第2章　固體催化劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
　2.1　固體中鍵合結(jié)構(gòu)類型
　2.2　晶體結(jié)構(gòu)
　　2.2.1　晶格、晶面及其標記
　　2.2.2　填充分數(shù)
　　2.2.3　表面層外氣-固界層的結(jié)構(gòu)
　　2.2.4　催化劑載體的結(jié)構(gòu)
　　2.2.5　體相和表相結(jié)構(gòu)的不完整性
　2.3　分子表面化學
　　2.3.1　潔凈固體表面的集合結(jié)構(gòu)特征
　　2.3.2　潔凈固體表面的弛豫和重構(gòu)
　　2.3.3　吸附單分子層的有序化、分子有序化膜的自組裝及應用
　2.4　固體能帶結(jié)構(gòu)簡介
　2.5　納米材料結(jié)構(gòu)
第3章　吸附、催化作用與催化劑
　3.1　催化作用與催化劑
　　3.1.1　催化作用的定義和特征
　　3.1.2　催化劑的組成與載體的功能
　　3.1.3　對工業(yè)催化劑的要求
　3.2　三個重要催化概念
　3.3　分子的化學吸附
　　3.3.1　吸附等溫式
　　3.3.2　金屬表面上的化學吸附
　　3.3.3　氧化物表面上的化學吸附
　3.4　多相催化的反應步驟
　　3.4.1　外擴散與外擴散系數(shù)
　　3.4.2　內(nèi)擴散與內(nèi)擴散系數(shù)
　　3.4.3　反應物分子的化學吸附
　　3.4.4　表面反應
　　3.4.5　產(chǎn)物的脫附
　3.5　酸堿催化劑及其催化作用
　　3.5.1　固體酸、堿的定義和分類
　　3.5.2　固體表面的酸堿性質(zhì)及其測定
　　3.5.3　酸、堿中心的形成與結(jié)構(gòu)
　　3.5.4　固體酸、堿的催化作用
　　3.5.5　超強酸及其催化作用
　　3.5.6　超強堿及其催化作用
　　3.5.7　雜多化合物及其催化作用
　　3.5.8　離子交換樹脂催化劑及其催化作用
　3.6　非納米分子篩催化劑及其催化作用
　　3.6.1　分子篩的結(jié)構(gòu)構(gòu)型
　　3.6.2　分子篩催化劑的催化性能與調(diào)變
　　3.6.3　中孔分子篩催化劑及其催化作用
　3.7　金屬催化劑及其催化作用
　　3.7.1　金屬和金屬表面的化學鍵
　　3.7.2　金屬催化劑催化活性的經(jīng)驗規(guī)則
　　3.7.3　負載型金屬催化劑的催化活性
　　3.7.4　金屬簇狀物催化劑
　　3.7.5　合金催化劑及其催化作用
　　3.7.6　非晶態(tài)合金催化劑及其催化作用
　　3.7.7　金屬膜催化劑及其催化作用
　3.8　金屬氧化物催化劑及其催化作用
　　3.8.1　半導體的能帶結(jié)構(gòu)及其催化活性
　　3.8.2　氧化物表面的MO性質(zhì)與催化劑活性、選擇性的關(guān)聯(lián)
　　3.8.3　復合金屬氧化物催化劑的結(jié)構(gòu)化學
　3.9　金屬硫化物催化劑及其催化作用
　　3.9.1　加氫脫硫及其相關(guān)過程的作用機理
　　3.9.2　重油的催化加氫精制
　3.10　納米催化
第4章　絡(luò)合催化與聚合催化
　4.1　概論
　4.2　過渡金屬離子的化學鍵合
　　4.2.1　絡(luò)合催化中重要的過渡金屬離子與絡(luò)合物
　　4.2.2　配位鍵合與絡(luò)合活化
　4.3　絡(luò)合催化中的關(guān)鍵反應步驟
　　4.3.1　配位不飽和與氧化加成
　　4.3.2　穿插反應
　　4.3.3　β-氫轉(zhuǎn)移
　　4.3.4　配位體解離和配位體的交換
　4.4　絡(luò)合催化循環(huán)
　　4.4.1　絡(luò)合催化加氫
　　4.4.2　絡(luò)合催化氧化
　　4.4.3　絡(luò)合異構(gòu)化
　　4.4.4　羰基合成與氫甲?；?br />　　4.4.5　甲醇絡(luò)合羰化合成乙酸
　4.5　配位場的影響
　　4.5.1　空位概念和模板效應
　　4.5.2　反式效應
　4.6　均相絡(luò)合催化劑的固相化技術(shù)
　　4.6.1　一般的固載方式
　　4.6.2　載體的類型
　　4.6.3　錨定絡(luò)合物核的多重性
　4.7　無金屬的均相催化——有機小分子催化
　4.8　聚合催化
　　4.8.1　Ziegler-Natta催化劑
　　4.8.2　Phillips型催化劑
　　4.8.3　茂金屬聚合催化劑
　　4.8.4　非茂后過渡金屬聚合催化劑
第5章　環(huán)保催化與環(huán)境友好催化技術(shù)　
5.1　環(huán)境經(jīng)濟的提出和環(huán)境友好概念的產(chǎn)生
　5.2　空氣污染治理的催化技術(shù)
　　5.2.1　動態(tài)源的凈化處理和三效催化劑
　　5.2.2　靜態(tài)源的凈化處理催化技術(shù)
　5.3　工業(yè)廢液的催化凈化技術(shù)
　　5.3.1　廢水對環(huán)境的影響及處理原則
　　5.3.2　WAO和CWAO
　5.4　大氣層保護與催化技術(shù)
　　5.4.1　保護臭氧層的催化技術(shù)
　　5.4.2　控制溫室效應氣體排放的催化技術(shù)
　5.5　環(huán)境友好的催化技術(shù)
　　5.5.1　“零排放”與綠色化學
　　5.5.2　“原子經(jīng)濟”、“E因子”與綠色化工生產(chǎn)
　　5.5.3　環(huán)境友好催化技術(shù)的案例分析
　5.6　光催化在環(huán)境科學中的應用和光催化環(huán)保功能材料
　　5.6.1　環(huán)境光催化——光催化裂解過程
　　5.6.2　光催化環(huán)保功能材料
第6章　新能源和燃料工業(yè)用催化技術(shù)　
6.1　當前能源的結(jié)構(gòu)及存在的問題
　6.2　能源、能源載體和轉(zhuǎn)換路線
　6.3　資源和環(huán)境對能源開發(fā)的制約
　6.4　經(jīng)潔凈技術(shù)處理的清潔能源
　6.5　天然氣能源
　6.6　氫能與“氫經(jīng)濟”
　　6.6.1　氫的生產(chǎn)、貯存和運輸
　　6.6.2　“氫經(jīng)濟”
　6.7　燃料電池
　　6.7.1　燃料電池的工作原理
　　6.7.2　電極反應
　　6.7.3　燃料電池的類型
　　6.7.4　燃料電池的應用前景
　6.8　煤的新應用
　　6.8.1　中國的煤基醇、醚燃料路線
　　6.8.2　美國“Vision 21”化石能源計劃
　　6.8.3　丹麥Topsoc公司的強制合成與IGCC組合能源方案
　6.9　生物質(zhì)能源
第7章　生物催化技術(shù)
　7.1　生物催化劑的類別
　7.2　生物催化反應的特征
　7.3　酶的系統(tǒng)分類和系統(tǒng)命名
　7.4　酶的功能與反應動力學
　7.5　影響酶催化反應的因素
　7.6　生物催化技術(shù)的應用
　　7.6.1　生物催化劑在手性合成技術(shù)中的應用
　　7.6.2　酶催化在能源和環(huán)保中的應用
　7.7　生物催化的發(fā)展趨勢
第8章　精細有機合成和藥物、調(diào)制劑生產(chǎn)的催化策略技術(shù)
　8.1　概述
　8.2　環(huán)境友好的C—H鍵氧化
　　8.2.1　機理分析
　　8.2.2　生物激發(fā)的C—H氧化催化劑
　8.3　作為活化手段的氫鍵
第9章　微動力學分析法與工業(yè)催化劑設(shè)計
　9.1　微動力學分析法概述
　9.2　微動力學分析法案例分析
　　9.2.1　合成NH3鐵催化劑分析
　　9.2.2　汽車尾氣用三效催化劑分析
　　9.2.3　甲烷部分氧化用分子篩催化劑分析
　9.3　工業(yè)催化劑的設(shè)計
　　9.3.1　工業(yè)催化劑的設(shè)計方法
　　9.3.2　催化劑設(shè)計的框圖程序
　　9.3.3　催化劑主要組分的設(shè)計
　　9.3.4　催化劑次要組分的設(shè)計
　9.4　催化劑的類型設(shè)計法
　　9.4.1　塊狀金屬催化劑
　　9.4.2　負載金屬催化劑
　9.5　計算機輔助催化劑設(shè)計簡介
　9.6　固體催化劑設(shè)計的新思路
　　9.6.1　借用酶催化原理于非生物質(zhì)固體催化材料合成的設(shè)計思路
　　9.6.2　利用組合技術(shù)設(shè)計和開發(fā)催化劑
　　9.6.3　固體催化劑的構(gòu)件組裝
第10章　工業(yè)催化劑的制備與使用
　10.1　工業(yè)催化劑的制備
　　10.1.1　沉淀法
　　10.1.2　浸漬法
　　10.1.3　混合法
　　10.1.4　離子交換法
　　10.1.5　熔融法
　10.2　催化劑制備技術(shù)新進展
　　10.2.1　微乳液技術(shù)
　　10.2.2　溶膠-凝膠技術(shù)
　　10.2.3　超臨界流體技術(shù)
　　10.2.4　膜技術(shù)
　10.3　工業(yè)催化劑的使用
　　10.3.1　運輸、貯存與填裝
　　10.3.2　升溫與還原
　　10.3.3　開、停車及催化劑鈍化
　　10.3.4　催化劑的使用、失活與再生
第11章　工業(yè)催化劑的評價與宏觀物性測試　
11.1　催化劑活性測試的基本概念
　　11.1.1　活性測試的目標
　　11.1.2　實驗室活性測試反應器的類型及應用
　11.2　催化劑活性的測定
　　11.2.1　影響催化劑活性測定的因素
　　11.2.2　測定活性的試驗方法
　　11.2.3　活性測試的實例
　11.3　催化劑的宏觀物性及其測定
　　11.3.1　催化劑的表面積及其測定
　　11.3.2　催化劑的孔結(jié)構(gòu)及其測定
　　11.3.3　催化劑機械強度的測定
　11.4　催化劑抗毒性能的評價
　11.5　工業(yè)催化劑壽命的考察
　　11.5.1　影響催化劑壽命的因素
　　11.5.2　催化劑壽命的測試
第12章　催化劑表征技術(shù)簡介
　12.1　氣相色譜技術(shù)
　　12.1.1　程序升溫脫附法
　　12.1.2　程序升溫還原法
　　12.1.3　氫氧滴定脈沖色譜法
　12.2　熱分析法
　　12.2.1　差熱分析法
　　12.2.2　熱重分析法
　　12.2.3　差示掃描量熱法
　　12.2.4　熱分析在催化研究中的應用
　12.3　X射線衍射分析法
　12.4　光譜法
　　12.4.1　紅外吸收光譜法
　　12.4.2　拉曼光譜法
　12.5　顯微分析法
　　12.5.1　掃描電鏡法
　　12.5.2　透射電鏡法
　　12.5.3　掃描隧道顯微鏡法
　　12.5.4　原子力顯微鏡
　　12.5.5　顯微技術(shù)在催化劑研究中的應用
　12.6　能譜法
　　12.6.1　俄歇電子能譜法
　　12.6.2　X射線光電子能譜法
　　12.6.3　紫外光電子能譜法
　12.7　核磁共振法
　12.8　穆斯堡爾譜
　12.9　工作狀態(tài)下的催化劑表征技術(shù)
　　12.9.1　高分辨率透射電子顯微鏡技術(shù)
　　12.9.2　掃描隧道顯微鏡技術(shù)
　　12.9.3　光致發(fā)光光譜技術(shù)
　　12.9.4　紅外光譜技術(shù)
　　12.9.5　拉曼光譜技術(shù)
　　12.9.6　X射線光電子能譜技術(shù)
　　12.9.7　X射線衍射技術(shù)
參考文獻