工业催化剂设计与开发 内容简介

　　本书较全面地介绍了工业催化剂原理、设计与开发的系统知识与应用技术。全书分为16章。第1章论述催化科学和工业催化发展简史；第2章论述催化作用的基本原则和基本模式；第3章论述工业催化剂设计原理和方法；第4章介绍催化材料学；第5章论述工业催化的过程工程；第6章介绍催化作用和催化过程的计算机模拟；第7章论述离子液体及其在环境催化中的应用；第8、9、10章为能源工程中催化技术案例分析； 　　第11、12、13章为生物催化技术案例分析；第14、15章为环境催化技术案例分析；第16章为催化发展展望。 　　 本书的特点是将催化作用的基本原理、催化新材料、计算机模拟与工业催化剂设计、开发结合起来，并对新世纪人们关注的能源、环境、生物领域中的工业催化技术进行了案例分析。 　　 本书可作为高等院校化学工程、化学工艺、工业催化、应用化学等化学化工类专业以及环境、材料相关专业的研究生教学用书，也可供从事与催化相关的科研、设计和生产人员参考。

工业催化剂设计与开发 目录

第1章 绪论11.1 催化科学发展简史11.1.1 催化概念的诞生11.1.2 从经验走向科学，创建催化科学的物理化学基础21.1.3 催化科学发展的第三阶段（1898～1918）31.1.4 工业催化和表面物理化学并行发展的时期31.1.5 表面物理化学与技术对催化科学的冲击41.1.6 经典方法研究多相催化机理发展阶段51.1.7 固态化学与多相催化剂设计发展时期61.1.8 环境催化和手性催化发展的30年71.2 工业催化发展简史81.2.1 基础化工催化工艺开发期81.2.2 催化燃料过程开发时期（1918～1945）91.2.3 催化科学与技术快速发展时期（1946～1970）101.2.4 环境催化发展的20年（1970～1990）121.2.5 新型催化材料的发展121.2.6 手性催化和药物合成工业发展（1990至今）141.3 催化科学与技术的重要性151.3.1 工业催化剂在经济上的重要性151.3.2 新能源开发对催化技术的需求161.3.3 催化对环境科学的重要性161.3.4 催化科学与技术对生命科学的重要性161.4 催化基本概念和工业催化剂的基本要求171.4.1 催化定义与特征171.4.2 对工业催化剂的要求181.5 原料、市场、政策综合对工业催化剂研制生产的影响221.6 课程的性质与任务24参考文献25第2章 催化作用模式及相关基本原则262.1 催化作用基础262.2 催化作用的前奏——化学吸附262.2.1 活性部位262.2.2 表面化学吸附键272.3 多相催化作用模式292.3.1 多相催化体系的剖析292.3.2 金属催化剂活性的理论分析342.3.3 负载型金属催化剂的活性分析372.3.4 合金催化剂382.3.5 金属簇状物催化剂392.3.6 半导体催化剂的电子理论402.3.7 复合氧化物催化剂及其催化作用422.3.8 固体酸碱催化剂及其催化作用462.3.9 分子筛催化剂及其催化作用502.4 过渡金属络合催化剂及其催化作用552.4.1 过渡金属离子的化学键合552.4.2 络合催化中的关键反应步骤572.4.3 络合催化循环592.4.4 配位场的影响632.5 聚合催化剂及其作用642.5.1 茂金属聚合催化剂与新型聚合物材料642.5.2 非茂后过渡金属烯烃聚合催化剂的研究进展682.5.3 组合聚合物催化技术692.5.4 高速组合筛选技术72参考文献73第3章 工业催化剂的设计753.1 催化科学的分子观753.1.1 单晶金属表面结构763.1.2 碳质的沉积783.1.3 表面原子的氧化状态783.2 工业催化剂设计方法793.2.1 引言793.2.2 催化设计的框图程序793.2.3 催化剂的类型设计法853.2.4 催化剂设计的经验程序1023.3 计算机辅助催化剂设计1063.3.1 引言1063.3.2 决定论模型法及案例分析1073.3.3 非决定论模型法及案例分析1083.3.4 CAD催化剂的微动力学分析法1103.4 固体催化剂设计的几种思路1103.4.1 借用酶催化原理于非生物质固体催化材料合成的设计思路1103.4.2 利用组合技术设计和开发催化剂1123.4.3 固体催化剂构件组装114参考文献116第4章 催化材料学1184.1 引言1184.2 分子筛催化材料1194.2.1 分子筛基本结构1194.2.2 分子筛催化材料的特性1204.2.3 分子筛催化材料制备1214.2.4 两类新的分子筛催化材料1234.3 膜材料与膜催化1274.3.1 概述1274.3.2 无机膜材料与催化1304.4 非晶态合金催化材料与催化1354.4.1 非晶态合金材料的结构特点1354.4.2 非晶态合金催化剂制备与表征1364.4.3 非晶态合金的催化应用1384.5 固体酸催化材料与催化1444.5.1 固体酸催化材料类型1444.5.2 固体超强酸催化材料1454.5.3 杂多酸催化材料1484.6 整体式催化材料1514.6.1 整体式催化剂结构特点1514.6.2 整体式催化剂载体1524.6.3 整体式催化剂应用1534.7 光催化材料与光催化1584.7.1 光催化原理1584.7.2 光催化材料的发展1614.7.3 光催化材料的失活与再生1654.7.4 可见光活性光催化材料的设计1664.8 纳米材料和纳米催化1744.8.1 纳米催化材料的特性1744.8.2 碳纳米管材料与催化1754.8.3 纳米金属催化剂188参考文献195第5章 工业催化的过程工程2035.1 概述2045.1.1 工业催化过程工程的多尺度性2045.1.2 工业催化过程工程的方法和基本概念2055.2 多相催化反应动力学2085.2.1 化学吸附过程2085.2.2 理想表面的催化动力学模型2125.2.3 真实表面的催化反应动力学模型2195.2.4 微观反应动力学方法2245.2.5 复杂反应动力学2335.3 多相催化中的传递过程2385.3.1 流体与催化剂外表面间的传热传质2395.3.2 气体在多孔介质中的扩散2405.3.3 多相催化剂的效率因子2415.3.4 传递现象影响下的催化反应动力学行为2475.4 固体催化剂的失活与再生2515.4.1 失活的类型2515.4.2 失活动力学2575.4.3 工业催化剂寿命的实验室规模考察方法2615.4.4 失活催化剂的再生2625.5 试验研究用反应器2635.5.1 理想反应器的基本类型2645.5.2 微分、积分固定床反应器2665.5.3 无梯度反应器2675.5.4 催化剂开发过程中反应器的选择2685.5.5 催化剂开发的高通量筛选方法2705.5.6 催化动力学模型筛选及参数估算2715.6 工业生产用反应器2735.6.1 釜式反应器2735.6.2 固定床反应器2775.6.3 流化床反应器285主要符号292参考文献293第6章 多相催化过程模拟2976.1 计算机模拟理论与技术2976.1.1 量子力学方法2976.1.2 分子力学方法2986.1.3 组合方法2996.2 多相催化模拟——策略与模型2996.2.1 简介2996.2.2 级间近似方法3006.2.3 周期性计算3016.2.4 簇模型3016.2.5 微动力学模型3036.3 催化材料结构模拟3056.3.1 能量计算3056.3.2 整体*小化法3066.3.3 模拟退火法3066.3.4 遗传运算法则3076.3.5 拓扑枚举法3096.3.6 结构预测3106.4 表面及过程模拟3136.4.1 模拟技术3136.4.2 骨架材料表面结构及性质3146.4.3 吸附3156.4.4 扩散3176.4.5 表面与水的反应3186.4.6 催化部分氧化反应3186.4.7 多相催化剂模型体系321参考文献323第7章 离子液体与催化3257.1 离子液体简介3257.1.1 离子液体发展简史3257.1.2 离子液体的组成与结构3267.1.3 离子液体的特性3267.1.4 离子液体的合成3267.2 离子液体催化剂3277.2.1 酸性离子液体催化剂3287.2.2 碱性功能化离子液体催化剂3347.2.3 离子液体负载化3367.3 离子液体与纳米催化3387.4 离子液体与生物催化3397.5 其他离子液体催化剂3397.5.1 手性离子液体3397.5.2 具有配位功能的离子液体340参考文献341第8章 氢能与制氢技术用催化剂的设计与开发3458.1 化石能源现状3458.2 氢能的优点及应用3458.3 制氢技术概述3478.3.1 化石燃料制氢3478.3.2 再生氢制备3498.4 储氢3528.5 甲醇氧化重整制氢催化剂的设计及性能评价3538.5.1 甲醇氧化重整制氢反应分析3538.5.2 催化剂的开发3548.5.3 工艺操作参数的选择3548.5.4 催化剂应用3558.5.5 技术经济分析3568.5.6 应用前景357参考文献358第9章 二甲醚生产用催化剂的设计与开发3599.1 二甲醚概述3599.1.1 二甲醚的性质及工业应用3599.1.2 二甲醚生产工艺概述3599.1.3 甲醇气相脱水制二甲醚基本原理及热力学3629.2 催化剂的开发3629.3 催化剂的应用3629.3.1 工艺流程3629.3.2 操作条件3639.4 二甲醚的工业生产现状365参考文献366第10章 燃料电池及直接甲醇燃料电池催化剂的设计与开发36710.1 燃料电池简介36710.1.1 燃料电池的工作原理36710.1.2 燃料电池的基本类型36710.1.3 燃料电池的优点36810.2 直接甲醇燃料电池催化剂的设计与开发36910.2.1 直接甲醇燃料电池反应机理及热力学36910.2.2 甲醇电催化氧化机制37010.2.3 DMFC阳极催化剂的设计与开发37110.2.4 DMFC催化剂的应用372参考文献375第11章 生物催化及己酸乙酯非水相生产酶催化剂的设计与开发37611.1 生物催化简介37611.2 酶催化37711.2.1 酶催化特点及分类37711.2.2 酶催化反应的机理37711.2.3 酶催化的应用及发展现状38011.3 脂肪酶非水相催化生产短链脂肪酸酯38311.3.1 短链脂肪酸酯及其特性38311.3.2 短链脂肪酸酯的国内外生产状况38311.3.3 非水相中脂肪酶催化短链脂肪酸酯合成383参考文献386第12章 酶催化合成手性布洛芬的设计与开发38712.1 布洛芬简介38812.1.1 布洛芬的物性及应用38812.1.2 (S)布洛芬的常用制备方法38812.2 布洛芬酯的酶选择性水解制备(S)布洛芬38912.2.1 布洛芬酯的酶选择性水解反应拆分布洛芬的机理38912.2.2 选择性水解布洛芬酯的脂肪酶的选择38912.2.3 酶选择性水解拆分布洛芬酯的技术路线39012.2.4 酶选择性水解拆分布洛芬酯的工艺流程390参考文献391第13章 环己烷氧化制环己酮仿生催化剂的设计与开发39213.1 环己酮概述39213.1.1 环己酮的工业应用39213.1.2 环己酮生产的工业现状39213.1.3 环己烷仿生催化氧化制环己酮39313.1.4 金属卟啉催化氧化的反应机理39413.2 催化剂的选择39413.3 催化剂的使用39513.3.1 工艺流程39513.3.2 工艺参数选择39513.3.3 环己烷仿生催化制环己酮优点39613.4 工业化现状396参考文献397第14章 绿色化学与离子液体催化剂的设计与开发39814.1 绿色化学简介39814.2 离子液体的功能化及应用39914.2.1 离子液体的功能化39914.2.2 离子液体的应用40014.3 烷氧基苯膦生产用离子液体的设计与开发40114.3.1 烷氧基苯膦生产的问题分析40114.3.2 烷氧基苯膦生产用催化剂设计40114.3.3 催化剂的应用40214.3.4 离子液体的再生和回收402参考文献402第15章 汽车尾气治理用催化剂的设计与开发40315.1 汽车尾气治理概述40315.2 汽车尾气净化催化剂的开发40415.2.1 催化剂的设计40415.2.2 催化剂的制备40515.3 催化剂的使用40515.4 催化剂的发展变化405参考文献405第16章 21世纪催化科学与技术面临新机遇、新挑战和新发展40616.1 能源和化工原料的变化40616.1.1 能源和化工原料的时代变迁40616.1.2 原材料到化学品和燃料的转化40616.2 可再生生物资源的化工和能源利用40916.3 基于生物质原料生产液体燃料(BTL)的费托合成催化剂41116.3.1 费托催化剂的活性41216.3.2 费托催化剂的失活41616.3.3 费托合成的选择性41816.4 生物质的直接液化41816.5 生物质加工的技术平台41916.6 21世纪催化的现状、挑战与未来42016.6.1 推动者与拉动者：创新的R3原则42116.6.2 21世纪催化所面临的挑战42116.6.3 21世纪催化的未来422参考文献423

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