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第1章 绪论1

1．1 催化剂及其催化作用1

1．2 催化剂的重要应用领域2

1．3 一些常用术语3

第2章 催化剂与催化作用的基础知识7

2．1 催化剂的特征7

2．2 催化反应和催化剂分类9

2．2．1 催化作用的化学本质9

2．2．2 催化剂分类10

2．3 固体催化剂的组成和结构14

2．3．1 催化剂的组成14

2．3．2 催化剂的结构16

2．4 催化剂的性能和工业催化剂的基本要求19

2．4．1 催化剂性能19

2．4．2 工业催化剂的基本要求20

2．5 多相催化反应体系分析21

第3章 吸附作用与多相催化24

3．1 物理吸附与化学吸附24

3．1．1 物理吸附24

3．1．2 化学吸附25

3．1．3 物理吸附与化学吸附的差别26

3．1．4 吸附位能曲线27

3．1．5 吸附热随表面覆盖度的变化28

3．1．6 化学吸附强弱与催化活性的关系29

3．2 化学吸附的类型和化学吸附态30

3．2．1 化学吸附的类型30

3．2．2 化学吸附态32

3．3 吸附动力学34

3．3．1 吸附和脱附速率的基本方程34

3．3．2 吸附等温线的各种模型35

3．3．3 气固吸附等温线的类型39

3．4 催化反应动力学43

3．4．1 反应速率定义44

3．4．2 符合Langmuir吸附模型的动力学方程44

第4章 酸碱催化剂及催化作用46

4．1 酸碱催化剂的应用和分类46

4．2 酸碱的定义和酸碱催化活性中心的形成47

4．3 固体酸的性质48

4．4 酸碱催化机理49

4．4．1 酸中心的形成49

4．4．2 酸碱催化作用机理53

4．5 分子筛催化剂56

4．5．1 分子筛的概念56

4．5．2 分子筛的结构特征56

4．5．3 几种具有代表性的分子筛58

4．5．4 分子筛的催化作用机理60

4．6 典型酸碱催化实例分析61

4．6．1 催化裂化工艺简介62

4．6．2 催化裂化的反应机理62

4．6．3 催化裂化装置的工艺流程64

第5章 金属催化剂及催化作用66

5．1 金属催化剂的结构66

5．1．1 金属（合金）的晶体结构66

5．1．2 金属（合金）的电子结构69

5．1．3 金属（合金）的表面结构71

5．2 金属催化剂的特征和催化作用75

5．2．1 金属催化剂的特征75

5．2．2 金属催化剂的催化作用原理——多位理论75

5．2．3 金属催化剂的表面化学吸附态78

5．3 负载型金属催化剂82

5．3．1 金属粒径与催化活性的关系82

5．3．2 多功能催化剂的构建83

5．3．3 金属与载体之间的相互作用83

5．3．4 催化活性组分的迁移和烧结85

5．4 金属催化剂的应用及实例分析85

5．4．1 烃类加氢、脱氢反应86

5．4．2 烃类氧化反应88

5．4．3 氨的合成反应88

5．4．4 费-托合成反应89

第6章 金属氧化物催化剂及催化作用92

6．1 金属氧化物的组成和结构特性92

6．1．1 金属氧化物的成键92

6．1．2 单一金属氧化物93

6．1．3 复合金属氧化物93

6．1．4 杂多酸复合氧化物97

6．2 金属氧化物催化剂的催化作用99

6．2．1 金属氧化物催化剂的催化作用机理100

6．2．2 金属氧化物催化剂的表面氧物种及其作用100

6．2．3 金属氧化物催化剂的酸碱性与催化性能的关系102

6．3 金属氧化物催化剂对反应分子的吸附和活化104

6．3．1 金属氧化物催化剂对烃分子的吸附和活化104

6．3．2 H2的吸附和反应性106

6．3．3 CO的吸附和反应性106

6．3．4 NO的吸附和反应性107

6．4 金属氧化物催化剂的工业应用实例107

6．4．1 丙烯氧化制丙烯醛和丙烯酸107

6．4．2 丙烯氨氧化制丙烯腈109

6．4．3 异丁烯选择性氧化制甲基丙烯酸110

6．4．4 丁烯氧化脱氢制丁二烯111

6．4．5 正丁烷选择性氧化制顺丁烯二酸酐111

第7章 均相催化剂及催化作用114

7．1 均相络合催化剂的应用及其特征114

7．1．1 均相络合催化剂的应用114

7．1．2 均相络合催化剂的特征115

7．2 过渡金属络合物的化学成键作用116

7．2．1 过渡金属离子与络合物的配位键合与络合活化116

7．2．2 络合催化循环117

7．3 络合催化机理118

7．3．1 配位取代或交换反应118

7．3．2 氧化加成和还原消除反应119

7．3．3 插入反应和消除反应120

7．3．4 σ－π重排121

7．4 均相络合催化实例分析121

7．4．1 烯烃加氢121

7．4．2 乙烯氧化制乙醛122

7．4．3 羰基合成124

第8章 环境催化基础129

8．1 概述129

8．1．1 环境催化的应用129

8．1．2 环境催化剂的特点129

8．2 催化脱硫130

8．2．1 SO2的危害及污染现状130

8．2．2 催化脱硫方法130

8．3 催化净化NOx技术140

8．3．1 NOx的来源及危害140

8．3．2 催化净化NOx141

8．4 汽车尾气的催化净化144

第9章 生物催化基础147

9．1 概述147

9．1．1 生物催化剂的概念147

9．1．2 生物催化与绿色化学147

9．1．3 生物催化与手性合成148

9．1．4 生物催化技术的现状148

9．2 生物催化剂的特征149

9．2．1 生物催化剂的专一性149

9．2．2 生物催化剂的优势150

9．2．3 生物催化剂的劣势150

9．2．4 生物催化剂的形式151

9．3 生物催化作用原理151

9．3．1 酶的分子结构151

9．3．2 酶的结构与催化功能154

9．3．3 酶的辅助因子155

9．3．4 酶的催化作用机制155

9．3．5 酶催化作用动力学157

9．3．6 生物催化剂的制备158

9．3．7 生物催化剂的固定化160

9．4 生物催化剂的应用161

9．4．1 酶及催化反应的类型161

9．4．2 水解反应162

9．4．3 还原反应165

9．4．4 氧化反应166

9．4．5 转移反应167

9．4．6 加成反应167

9．4．7 异构反应168

9．5 生物催化的发展趋势168

9．5．1 生物催化剂筛选168

9．5．2 生物催化剂改良169

9．5．3 仿生酶的研究169

第10章 光催化基础170

10．1 光催化的一些基本概念170

10．1．1 光催化反应与光催化剂170

10．1．2 光催化反应的类型170

10．1．3 光化当量定律和量子产率171

10．2 光催化的基本原理171

10．2．1 催化剂光活化过程171

10．2．2 反应物光活化过程174

10．3 光催化的一些应用实例175

10．3．1 光催化分解水175

10．3．2 有机污染物光催化降解177

10．3．3 金属离子的光催化还原177

第11章 催化剂的制备和成型178

11．1 沉淀法178

11．1．1 不同类型的沉淀法178

11．1．2 沉淀法操作的技术要点181

11．2 浸渍法182

11．2．1 等体积浸渍法182

11．2．2 过量浸渍法182

11．2．3 多次浸渍法183

11．2．4 浸渍沉淀法183

11．2．5 流化喷洒浸渍法183

11．2．6 蒸气相浸渍法183

11．3 溶胶-凝胶法184

11．3．1 溶胶-凝胶法的基本原理184

11．3．2 溶胶的制备184

11．3．3 凝胶过程184

11．4 离子交换法185

11．4．1 无机离子交换剂及其催化剂的制备185

11．4．2 有机离子交换剂及其催化剂的制备185

11．5 热熔融法186

11．5．1 熔铁催化剂186

11．5．2 过渡金属骨架催化剂186

11．6 混合法187

11．7 催化剂的成型、干燥、焙烧与活化187

11．7．1 催化剂的成型187

11．7．2 催化剂的干燥189

11．7．3 催化剂的焙烧与活化189

第12章 催化剂的研究方法190

12．1 催化剂的性能测定方法190

12．1．1 催化剂活性的测定190

12．1．2 催化反应动力学的测定191

12．2 催化剂宏观物理性质的测定193

12．2．1 比表面积、孔结构等的测定193

12．2．2 颗粒直径、粒径分布的测定196

12．2．3 机械强度的测定198

12．3 催化剂微观性质的测定和表征199

12．3．1 X射线衍射法199

12．3．2 X射线光电子能谱法201

12．3．3 电子显微镜法205

12．3．4 红外和拉曼光谱法206

12．3．5 核磁共振法211

12．3．6 热分析法216

12．3．7 程序升温技术217

第13章 催化剂设计和催化新材料220

13．1 催化剂设计的综合分析220

13．2 主催化剂设计222

13．3 助催化剂设计223

13．4 催化剂载体的选择224

13．5 催化剂设计实例——汽车尾气净化催化剂225

13．5．1 问题的提出225

13．5．2 反应机理分析225

13．5．3 催化剂的开发226

13．6 催化新材料的应用229

1 3．6．1 过渡金属碳化物229

13．6．2 非晶态合金229

1 3．6．3 介孔材料（介孔分子筛）230

1 3．6．4 中孔分子筛的合成体系和合成路线231

参考文献233