具体描述
本书概述了用于材料制备过程的超临界流体技术的工艺流程、设备特性及其主要应用范围，详细介绍了超临界流体技术制备超细微粒的主要设各及其应用实例，最后阐述了超临界流体反应技术的特性及其在高分子科学中的应用实例。本书系统科学，通俗易懂，可供有意于超临界CO2流体萃取技术应用的材料制备与合成行业的科技工作者使用，也可作为大专院校教师、研究生和高年级本科生的参考书。
现代催化化学前沿：从基础理论到绿色合成实践 图书简介 本书系统梳理了现代催化化学领域的最新进展与核心理论，聚焦于设计、合成和应用新型高效催化剂，以期解决当前化学合成中面临的能耗高、选择性差、环境污染等关键挑战。全书内容涵盖了从微观机理探究到宏观工业化应用的广阔视野，旨在为化学、材料学、环境科学等相关领域的研究人员、工程师及高年级学生提供一本兼具深度与广度的参考专著。 第一部分：催化理论的深化与前沿 本部分重点阐述了现代催化科学的理论基础，并深入探讨了当前最具活力的研究方向。 第一章：量子化学计算在催化剂设计中的应用 本章详细介绍了密度泛函理论（DFT）在模拟催化反应过渡态、确定反应能垒和理解表面吸附行为中的关键作用。内容包括但不限于：如何准确建立模型体系，如何处理过渡金属配合物中的电子相关效应，以及如何利用动力学蒙特卡洛模拟（Kinetic Monte Carlo, KMC）来预测宏观反应速率。重点解析了“自由能面扫描”技术在筛选最优催化路径中的实际操作与局限性。 第二章：单原子催化剂（SACs）的构筑与机理研究 单原子催化剂代表了原子经济性的极致。本章探讨了SACs的几种主要制备策略，包括原子层沉积（ALD）、热解法以及“锚定”技术。我们不仅关注其结构表征（如X射线吸收谱XAS、球差校正透射电镜STEM），更侧重于阐明单中心活性位点上电子结构与催化活性、选择性之间的内在关联。案例分析将集中于单原子铱、铂在C-H键活化和析氢反应（HER）中的性能优势。 第三章：手性催化的新范式 手性分子在医药和精细化工中占据核心地位。本章聚焦于构建高对映选择性催化体系的新策略，特别是金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）作为手性载体或骨架催化剂的应用。讨论了动态共价化学（DCC）在催化剂自修复和自适应性调控中的潜力，并对比了传统配体修饰法与新型骨架限制策略在实现极高对映选择性（ee值>99%）上的差异与优势。 第二部分：面向能源与环境的绿色催化转化 本部分将理论与应用紧密结合，展示了新型催化剂在解决能源危机和环境污染方面取得的突破性进展。 第四章：电催化与光催化在可持续化学中的角色 随着对化石燃料依赖的减少，电催化和光催化成为合成化学的重要补充。本章详细分析了用于二氧化碳还原反应（CO2RR）的非贵金属催化剂（如镍、铜基材料）的设计原理，探讨了如何通过调控载体效应和界面电荷转移来优化产物选择性（如从CO到甲醇）。在光催化方面，重点介绍了可见光驱动的氧化还原反应，特别是利用半导体材料进行污染物降解和水分解制氢的最新进展，强调了光生载流子的有效分离和传输机制。 第五章：高效稳定性的非贵金属催化 贵金属（如Pd, Rh, Ru）的高成本和稀缺性限制了其大规模应用。本章致力于探索铁、钴、镍等丰富元素基催化剂替代贵金属的潜力。内容涵盖了非贵金属在交叉偶联反应（如Suzuki, Heck反应）中的最新催化体系，以及它们在加氢反应中替代传统贵金属催化剂的挑战与突破。关键在于理解非贵金属活性中心与有机底物之间的电子密度分布差异如何影响反应的活化能垒。 第六章：流动化学与原位表征技术相结合 为了从根本上理解催化剂在真实反应条件下的行为，本章介绍了流动化学反应器（Microreactors）与原位/非原位光谱技术（如DRIFTS, XAS, NMR）的联用。通过对反应过程中间体和活性物种的实时监测，揭示了“休眠态”催化剂的活化路径和失活机制。本章提供了具体实验案例，展示了如何利用这些技术来指导催化剂的结构优化，以提高其长期稳定性和周转频率（TOF）。 第三部分：先进材料在催化中的集成与应用 本部分关注如何利用先进的纳米材料科学来构建具有独特催化功能的集成系统。 第七章：多孔晶体材料——MOFs与COFs在催化中的应用 金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）凭借其高比表面积、结构可设计性和易于后修饰的特点，成为理想的催化剂载体或主体骨架。本章详细介绍了如何通过调控孔道尺寸、拓扑结构以及引入功能性官能团来精确控制反应物分子的扩散和限域效应。探讨了将活性位点均匀分布在二维或三维框架结构中的策略，并讨论了框架结构对热稳定性和机械稳定性的影响。 第八章：界面工程与异相催化剂的协同效应 异相催化剂的性能往往由活性组分与载体之间的界面性质决定。本章深入分析了“强相互作用”（SMSI）效应的本质及其对催化剂性能的调控。内容包括：氧化物载体（如CeO2, TiO2）与金属纳米粒子之间的电子转移机制，以及如何通过精确控制载体缺陷和晶面暴露来增强关键中间体的吸附和转化。案例集中于负载型贵金属催化剂在复杂有机合成中的选择性氧化反应。 第九章：生物启发与仿生催化系统 本章探索了从自然界酶催化中汲取灵感，设计高效合成催化剂的思路。重点分析了酶活性中心的几何结构、电子环境和水合作用在实现极高催化效率和选择性中的关键作用。讨论了如何利用模拟酶的金属中心或有机骨架来模拟关键的生物化学转化，例如模仿血红蛋白模拟物进行氧气活化和选择性氧化。 本书的最终目标是为读者构建一个全面而深入的现代催化知识体系，鼓励跨学科研究，推动开发出更高效、更经济、更环境友好的化学合成技术。
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