Applied Heterogeneous Catalysis Design, Manufacture, and Use of Solid Catalysts pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Le Page, R. B.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:0.00 元

装帧:

isbn号码:9780872011465

丛书系列:

图书标签:

• Heterogeneous Catalysis
• Solid Catalysts
• Catalysis Design
• Catalytic Materials
• Chemical Engineering
• Industrial Catalysis
• Surface Chemistry
• Reaction Engineering
• Catalyst Manufacturing
• Applied Chemistry

催化剂科学与工业应用：从基础到前沿 本书旨在为读者呈现一个广阔的催化剂科学和工业应用全景，深入探讨催化剂在现代工业生产中的核心作用，以及支撑其高效运作的基础科学原理。我们将从催化剂的定义、分类出发，逐步深入到其设计、制备、表征，再到在各个关键工业领域的实际应用，最终展望催化剂科学的未来发展方向。本书力求内容翔实，逻辑严谨，既适合初学者建立全面的知识框架，也能为研究人员和工程师提供有价值的参考。 第一章：催化剂概论 本章将从催化剂的基本概念入手，阐释其在化学反应中的独特地位。我们将详细介绍催化剂的定义，即能够改变化学反应速率，但自身在反应前后质量和化学性质保持不变的物质。在此基础上，我们将对催化剂进行分类，主要包括均相催化剂和非均相催化剂。均相催化剂与反应物处于同一相，通常是液相或气相；而非均相催化剂则处于不同相，最常见的是固相催化剂与液相或气相反应物之间的催化。我们将重点介绍非均相催化剂，因为其在工业中应用最为广泛，且具有易于分离和回收的优势。 本章还将探讨催化剂的工作原理，即通过降低反应活化能来加速反应速率。我们将从微观层面解释催化剂是如何与反应物分子发生相互作用，形成吸附态，从而促进化学键的断裂与形成。此外，我们还将简要介绍催化剂的几个关键性能指标，如活性（activity）、选择性（selectivity）和稳定性（stability），并阐述它们对催化剂工业应用的重要性。 第二章：催化剂的设计与制备 本章将聚焦于催化剂的设计与制备过程，这是实现高效催化功能的核心环节。我们将首先探讨催化剂的组分设计，包括活性组分（active sites）、载体（support）和助剂（promoters）的选择与优化。活性组分是催化反应的直接参与者，其种类和性质决定了催化剂的基本功能。载体则为活性组分提供高比表面积、良好的分散性和机械强度，同时也能影响活性组分的性能。助剂则可以进一步调控催化剂的活性、选择性或稳定性。 随后，我们将详细介绍各类催化剂的制备方法。对于多相催化剂，常见的制备技术包括浸渍法（impregnation）、沉淀法（precipitation）、共沉淀法（co-precipitation）、溶胶-凝胶法（sol-gel）和模板法（templating）等。每种方法都有其独特的优势和适用范围，我们将深入分析其操作过程、影响因素以及如何通过调控参数来获得具有特定形貌、孔结构和粒径的催化剂。例如，浸渍法适用于将活性组分负载到预先制备好的载体上，而溶胶-凝胶法则能够制备出具有高度均匀性和特定纳米结构的催化剂。 此外，本章还将讨论催化剂的预处理过程，如焙烧（calcination）、还原（reduction）和活化（activation），这些过程对于将前驱体转化为具有催化活性的物种至关重要。我们将解释不同预处理条件对催化剂性能的影响，并强调优化预处理方案的重要性。 第三章：催化剂的表征技术 为了深入理解催化剂的结构-性能关系，准确的表征至关重要。本章将系统介绍用于表征催化剂的各项关键技术。首先，我们将介绍物理性质的表征方法，包括比表面积和孔隙度分析（BET法），这对于理解催化剂的反应表面积和传质性能至关重要。我们将讲解BET法的原理、数据解读以及如何通过控制制备工艺来调控催化剂的孔结构。 其次，我们将深入探讨结构表征技术。X射线衍射（XRD）可用于确定催化剂的晶体结构、晶粒尺寸和相组成。透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）则能够直观地观察催化剂的形貌、粒径分布和活性组分的分散情况。X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）等表面分析技术，能够提供催化剂表面的元素组成、化学态和价态信息，对于识别活性位点至关重要。 此外，本章还将介绍催化剂的化学性质和反应性能的表征方法。程序升温脱附（TPD）和程序升温氧化（TPO）可用于研究催化剂与反应物的吸附行为和表面物种的稳定性。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱（Raman spectroscopy）可用于识别吸附的反应物和中间产物，从而揭示催化反应机理。而固定床或流化床反应器中的催化性能评价，则是评估催化剂在模拟工业条件下性能的最终手段。 第四章：多相催化在关键工业领域的应用 本章将深入探讨多相催化在各个重要工业领域中的广泛应用。我们将从基础化工原料的生产开始，例如氨的合成（Haber-Bosch过程），解释铁基催化剂在这一过程中的关键作用，以及反应条件对催化剂性能的影响。随后，我们将转向石油炼制和石化工业，详细介绍催化裂化（FCC）、加氢裂化（hydrocracking）和催化重整（catalytic reforming）等核心工艺，解释不同金属氧化物和分子筛催化剂在这些过程中的功能，例如如何提高汽油的辛烷值，生产重要的烯烃和芳烃。 接着，我们将探讨环境保护领域的催化应用。例如，汽车尾气净化中使用的三元催化剂（TWC），其Pt、Pd、Rh等贵金属如何协同作用，将CO、NOx和未燃烧的碳氢化合物转化为无害物质。我们将讨论负载型催化剂的结构和性能如何影响其在高温和恶劣环境下的稳定性。此外，我们还将介绍工业废气处理中的选择性催化还原（SCR）技术，用于去除氮氧化物，以及催化氧化技术，用于降解挥发性有机化合物（VOCs）。 最后，本章还将涵盖绿色化学和可持续发展中的催化作用。例如，生物质转化、CO2的利用以及水分解制氢等新兴领域。我们将介绍用于这些反应的新型催化剂材料和设计理念，强调开发环境友好型催化剂的重要性，以及如何通过催化技术实现能源的清洁生产和资源的循环利用。 第五章：催化剂的失效与再生 催化剂的长期稳定运行是工业生产成功的关键。本章将聚焦于催化剂失效的原因、机制以及相应的再生策略。我们将详细讨论几种主要的催化剂失活模式，包括：积炭失活（coking），即碳质物质在催化剂表面沉积，堵塞活性位点和孔道；烧结（sintering），即活性组分颗粒在高温下团聚，导致比表面积降低和活性位点数量减少；中毒（poisoning），即有害杂质（如硫、金属等）吸附在活性位点上，使其失去催化活性；以及机械磨损（mechanical attrition），尤其是在流化床反应器中。 对于每一种失活模式，我们将深入分析其发生的微观机制，并结合具体的催化剂体系进行说明。例如，积炭的生成与反应物的性质、反应条件（如温度、压力、停留时间）以及催化剂的孔结构和酸碱性密切相关。 随后，本章将详细介绍催化剂的再生方法。再生旨在通过物理或化学手段，去除导致催化剂失活的物质，恢复其活性。常见的再生方法包括：氧化再生（burning off coke），通过在空气或氧气存在的条件下进行控制燃烧来去除积炭；化学淋洗（chemical washing），用于去除中毒的杂质；以及烧结修复（sintering repair），虽然难度较大，但有时也可以通过特定的热处理或添加剂来部分恢复烧结导致的活性下降。 本章还将讨论催化剂的寿命预测和寿命管理。通过定期的性能监测和失效分析，可以提前预警催化剂可能出现的失活问题，并采取相应的预防或再生措施，从而最大化催化剂的使用寿命，降低生产成本。 第六章：催化剂科学的未来展望 本章将对催化剂科学的未来发展进行展望，探讨该领域面临的挑战和机遇。我们将关注以下几个关键方向： 1. 智能化催化剂设计： 借助计算化学、高通量筛选和机器学习等先进工具，实现催化剂的高效、定向设计。通过理论预测和实验验证相结合，加速新型高效催化剂的开发。 2. 纳米催化和单原子催化： 进一步探索纳米尺度催化剂和单原子催化剂的设计原理和性能优势。纳米材料具有高比表面积和独特的量子效应，而单原子催化剂则能够实现原子级的精准调控，最大限度地提高催化剂的原子利用率和选择性。 3. 多功能集成催化： 开发能够同时实现多种催化功能的集成催化剂，例如能够同时催化氧化和还原反应，或者能够在多个反应步骤中协同作用，简化工艺流程，提高效率。 4. 原位表征与反应机理研究： 发展更先进的原位表征技术，能够实时监测催化剂在真实反应条件下的结构和电子态变化，从而更深入地理解催化反应机理，为催化剂的理性设计提供指导。 5. 可持续催化与绿色化学： 持续推动催化技术在能源、环境和可持续发展领域的应用。例如，开发更高效的CO2捕获与转化催化剂，利用可再生能源驱动的催化过程，以及开发生物基化学品的催化生产技术。 6. 催化过程的放大与工程化： 关注催化剂的从实验室研究到工业应用的转化，解决放大过程中可能出现的传质、传热以及催化剂稳定性等工程化问题。 本书的最终目的是激励读者对催化剂科学产生浓厚的兴趣，并鼓励他们在未来的研究和实践中，不断探索和创新，为催化剂技术的进步做出贡献。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆