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出版者:

作者:Lipkowitz, Kenny B. (EDT)/ Cundari, Thomas R. (EDT)/ Boyd, Donald B. (EDT)

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:2007-10

价格:1841.00 元

装帧:

isbn号码:9780470179987

丛书系列:

图书标签:

• Computational Chemistry
• Molecular Modeling
• Quantum Chemistry
• Chemical Physics
• Theoretical Chemistry
• Density Functional Theory
• Molecular Dynamics
• cheminformatics
• Materials Chemistry
• Drug Discovery

现代催化科学前沿进展 本书旨在全面深入地探讨现代催化科学的最新发展与未来趋势。催化作用作为化学反应速率控制的关键手段，其研究进展直接影响着能源、环境、材料乃至生命科学等诸多领域。本书聚焦于新型催化材料的设计、合成、表征及其在复杂化学转化中的应用，力求为催化研究人员提供一个系统、前沿的知识框架。 第一部分：基础理论与计算模拟的深化 本部分首先回顾了经典催化理论（如Langmuir-Hinshelwood、Eley-Rideal机制）在面对复杂多相和均相体系时的局限性，并重点阐述了近年来DFT（密度泛函理论）、AIMD（原子级分子动力学）以及更高阶的量子化学方法在解析催化反应中间态、过渡态能垒以及表面吸附行为中的突破性进展。 第一章：高精度量子化学计算在催化位点识别中的应用 详细介绍了如何利用基组优化、泛函选择以及相对论效应校正，实现对活性位点电子结构和几何构象的精确描述。特别探讨了如何利用电荷转移分析和态密度（DOS）计算来预测催化剂的本征活性。引入了基于机器学习势能面（ML-PES）的方法，讨论其如何克服传统量子化学计算在处理大量构象空间时的效率瓶颈，加速反应路径搜索。 第二章：复杂催化体系的反应动力学模拟 超越了传统的稳态近似模型，本章深入探讨了如何结合微通道反应器实验数据与多尺度模拟技术（如介观模拟、格子玻尔兹曼方法），来精确捕捉催化反应过程中的非稳态行为、热点效应和扩散限制。重点讨论了如何用动力学蒙特卡洛（KMC）模拟来揭示活性位点间的相互作用及其对宏观反应速率的贡献。 第二部分：新型催化剂的设计与构建 本部分着重于介绍构建具有特定功能和高稳定性的新型催化剂的创新策略，涵盖了从原子层面到纳米尺度的精细调控。 第三章：单原子催化剂（SACs）的精准锚定与结构调控 单原子催化剂因其原子利用率高、活性位点明确而备受关注。本章系统总结了目前制备高分散度、高稳定性的SACs的多种策略，包括原子层沉积（ALD）、热解法、以及在特定载体（如氮化碳、金属有机框架MOFs）上原位锚定的方法。深入分析了配体效应和电子态调控对SACs催化性能（如选择性、抗中毒能力）的影响机制。 第四章：多孔晶体材料：MOFs与COFs在催化中的角色 金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）以其超高的比表面积和可设计的孔道结构，成为理想的催化剂载体或本体催化剂。本章详细介绍了如何通过后合成修饰（Post-Synthetic Modification, PSM）在这些框架结构内引入活性中心。探讨了利用孔道限域效应（Confinement Effect）来调控产物选择性，以及如何设计“双功能”催化位点协同催化（Cooperative Catalysis）的策略。 第五章：电化学与光催化：新能源驱动的化学转化 聚焦于利用清洁能源驱动的催化过程。在电催化方面，重点阐述了析氧反应（OER）、析氢反应（HER）以及二氧化碳还原反应（CO2RR）的最新进展。讨论了如何通过精确调控电极材料的界面特性、氧化还原电位和双电层结构来提升法拉第效率和稳定性。在光催化方面，涵盖了半导体光催化剂（如钙钛矿、氮化钛）的载流子分离效率提升技术，以及如何利用等离激元效应增强对可见光的吸收和利用。 第三部分：面向实际应用的催化技术 本部分将理论和材料科学的成果应用于解决现实世界中的关键化学挑战，特别关注可持续发展和精细化学品合成。 第六章：生物质的高效绿色转化 探讨了将可再生的生物质（如纤维素、木质素）转化为高价值化学品（如平台化合物、生物燃料）的催化策略。重点分析了水相反应中的催化剂稳定性问题，以及如何设计耐水、耐酸碱的固体酸/碱催化剂。讨论了氧化、脱羧、氢解等关键步骤的催化剂优化路径。 第七章：C-H键活化的最新突破与选择性控制 C-H键的直接功能化是合成化学的“圣杯”。本章全面梳理了过渡金属催化（如钯、铑、铱）和光催化驱动的C-H键活化反应的新型导向基团策略和氧化剂体系。强调了如何利用空间位阻、电子效应和远程导向策略实现对惰性C-H键的高区域选择性和立体选择性转化。 第八章：流动化学与催化剂的集成化反应器设计 将催化过程从间歇反应推向连续化、智能化生产。本章介绍了将多相催化剂固定化于微反应器、固定床反应器中的技术细节，包括催化剂的制备、装填密度和流体力学条件的优化。重点讨论了如何利用在线监测技术（如原位光谱学）实时反馈控制反应条件，实现对反应过程的精确调控和放大生产的可靠性保障。 本书内容涵盖了从微观机理探索到宏观工程应用的广阔范围，为化学工程、材料科学、物理化学及相关交叉学科的研究人员和工程师提供了深入的学习资源。

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