Green Chemistry and Catalysis pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Sheldon, Roger Arthur/ Arends, Isabel/ Hanefeld, Ulf

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:2007-4

价格:1698.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783527307159

丛书系列:

图书标签:

学术
绿色化学
催化
有机催化
环境化学
可持续化学
化学合成
材料化学
纳米催化
工业催化
能源化学

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具体描述

This first book to focus on catalytic processes from the viewpoint of green chemistry presents every important aspect: Numerous catalytic reductions and oxidations methods Solid-acid and solid-base catalysis C-C bond formation reactions Biocatalysis Asymmetric catalysis Novel reaction media like e.g. ionic liquids, supercritical CO 2 Renewable raw materials Written by Roger A. Sheldon—without doubt one of the leaders in the field with much experience in academia and industry—and his co-workers, the result is a unified whole, an indispensable source for every scientist looking to improve catalytic reactions, whether in the college or company lab.

现代催化理论与实践：从基础原理到前沿应用作者：[此处留空，可填充实际作者信息，例如：张伟，李芳] 出版社：[此处留空，可填充实际出版社信息] 出版年份：[此处留空，可填充实际出版年份] --- 内容概要：《现代催化理论与实践：从基础原理到前沿应用》旨在为化学、材料科学、化工工程以及相关领域的研究人员、高级学生和工业专业人士提供一个全面而深入的视角，涵盖现代催化科学的基石理论、关键实验技术、以及当前最具活力的研究前沿。本书的结构设计旨在引导读者从宏观的反应动力学和热力学基础出发，逐步深入到微观的表面结构表征、活性位点设计以及新型催化剂的构建，最终聚焦于催化技术在可持续能源、环境保护和精细化学品合成中的实际应用。本书摒弃了对特定化学领域（如绿色化学或特定类型催化剂，如生物催化）的狭隘关注，而是致力于构建一个跨越传统学科界限的、普适性的催化知识框架。它强调的是“通用原理”和“普适方法论”，即如何利用先进的理论工具和表征技术来设计和优化任何类型的化学转化过程中的催化剂。 --- 第一部分：催化基础与热力学/动力学框架本部分奠定了理解所有催化过程的理论基础。第一章：催化作用的本质与分类本章首先明确了催化剂在化学反应中的核心作用——降低活化能而不被消耗。详细讨论了均相催化、多相催化和仿生催化（不涉及酶催化机理的深度讨论）的基本定义、优缺点及适用范围。重点分析了催化循环的通用模型（Langmuir-Hinshelwood, Eley-Rideal 机制的数学描述），为后续章节的定量分析打下基础。第二章：热力学驱动力与反应选择性催化反应的平衡限制和热力学可行性是设计路线的首要考量。本章深入探讨了吉布斯自由能、焓变和熵变在催化过程中的体现。特别关注了如何通过控制反应条件（温度、压力）来影响平衡产率。此外，本章详细剖析了立体选择性、区域选择性和对映选择性的热力学起源，讨论了过渡态理论（Transition State Theory, TST）在预测选择性方面的应用，以及如何通过空间位阻或电子效应在催化剂表面“引导”反应路径。第三章：反应动力学与速率决定步骤本章侧重于动力学分析，这是理解催化剂性能的关键。详细介绍了零级、一级、二级反应的动力学方程，并扩展到更复杂的表面反应级数。深入讲解了阿伦尼乌斯方程在表征催化剂活性的重要性，并引入了更精确的动力学模型，如Hougen-Watson模型，用于区分吸附、反应和脱附哪个是速率决定步骤（Rate-Determining Step, RDS）。本章强调了原位（in situ）动力学实验技术在识别真实RDS中的不可替代的作用。 --- 第二部分：先进催化剂的设计与表征技术本部分聚焦于如何“制造”和“观察”催化剂的微观世界。第四章：多相催化剂的结构与形貌控制本章深入探讨了固体催化剂的物理结构对性能的影响。内容包括：载体的选择（高比表面积材料如氧化铝、二氧化硅、活性炭的孔结构控制）、活性组分的分散技术（浸渍、共沉淀、溶胶-凝胶法），以及贵金属纳米粒子的尺寸效应和形貌调控。详细讨论了如何通过热处理和还原过程来优化金属颗粒的尺寸分布和晶面暴露。第五章：活性位点的电子结构与配位环境现代催化设计高度依赖于对活性位点电子态的理解。本章详述了配位化学在催化剂设计中的作用，包括配体效应（Ligand Effect）在均相催化中的调控，以及在非均相催化中，金属与载体之间的相互作用（SMSI效应）对电子密度的影响。引入了密度泛函理论（DFT）计算在预测电子结构、键合强度和反应能垒方面的应用，作为实验观察的有力补充。第六章：核心表征技术：结构与表面分析本章系统介绍了用于解析催化剂微观世界的关键技术，强调如何将这些数据关联到催化性能上：结构表征： X射线衍射（XRD）用于晶相分析，透射电子显微镜（TEM/STEM）用于粒径和形貌的直接成像，原子探针层析（APT）用于三维元素分布分析。表面敏感技术： X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）用于表面元素的化学态和价态分析。吸附与表面积： BET法测量比表面积和孔隙率；化学吸附（如NH3-TPD, CO/H2吸附）用于量化酸/碱位点数量和强度。第七章：原位与反应条件下的催化剂诊断传统表征技术通常在超高真空或惰性气氛下进行，无法反映真实反应环境下的催化剂状态。本章专注于动态表征技术：原位/瞬态傅里叶变换红外光谱（DRIFTS/TRIR）用于监测表面物种的实时变化；原位X射线吸收谱（XAS）用于实时监测活性金属中心的氧化态和几何结构；以及反应池（Reactor）耦合质谱（MS）技术用于实时分析反应中间体。 --- 第三部分：关键催化过程与工程应用本部分将理论和表征技术应用于解决实际的化学工程和能源挑战。第八章：高效合成气转化与C1化学本章集中讨论了合成气（CO/H2）的催化转化，这是基础化工领域的核心。详细分析了费托合成（Fischer-Tropsch Synthesis）中催化剂（Fe, Co基）的选择性控制，以及甲烷催化氧化偶联（OCM）和CO2加氢制甲醇/烯烃的最新进展。重点讨论了如何通过调控催化剂的酸碱性和金属-载体界面来定向产物分布。第九章：选择性氧化与加氢反应选择性氧化是合成复杂有机分子不可或缺的步骤。本章涵盖了烯烃环氧化、烷烃的选择性C-H键活化氧化，以及环境催化中VOCs的完全氧化。在加氢方面，本章侧重于不对称氢化、选择性加氢（例如，选择性脱氧或脱硝基）的催化剂设计，以及如何利用位阻效应和电子调控实现高对映选择性。第十章：电催化与光催化：面向能源转化的新兴领域本章探索了非热力学驱动的催化过程，重点在于如何通过外部能量（电能或光能）来驱动困难的化学转化，这是未来能源系统转型的关键：电催化：深入分析了析氢反应（HER）、析氧反应（OER）和二氧化碳还原反应（CO2RR）的界面现象和机理。讨论了双功能催化剂和质子交换膜（PEM）反应器中的催化剂负载策略。光催化：聚焦于半导体光催化剂（如TiO2、钙钛矿）的带隙工程、载流子分离效率的提升，以及在水分解制氢和光催化有机合成中的应用。第十一章：催化剂失活、再生与工业放大最后，本书讨论了催化剂在长期运行中面临的挑战。详细分析了导致失活的几种主要机制：烧结（Sintering）、积碳（Coking）、中毒（Poisoning）和相变。针对每种失活机制，提供了相应的预防和修复策略，如优化孔道结构以减少积碳，或设计高分散性的纳米结构以抵抗烧结。同时，简要介绍了从实验室规模到工业反应器（固定床、流化床）放大过程中需要考虑的传质与传热限制，确保理论知识能够成功转化为可靠的工业技术。 --- 目标读者群：本书为对化学反应机理、催化剂设计与高性能催化系统开发感兴趣的高级本科生、研究生、博士后研究人员，以及在石油化工、精细化工、材料合成和环境工程领域工作的工程师和科研人员提供了一套系统化的理论工具和前沿视野。它特别适用于那些希望超越单一催化体系，建立跨学科催化思维的专业人士。