工業催化劑設計與開發

《工業催化劑設計與開發》是2009年9月化學工業出版社出版的圖書，作者是黃仲濤。該書可作為高等院校化學工程、化學工藝、工業催化、套用化學等化學化工類專業以及環境、材料相關專業的研究生教學用書，也可供從事與催化相關的科研、設計和生產人員參考。

基本信息

• 名稱：工業催化劑設計與開發
• 語種：中文
• ISBN：9787122060242
• 出版社：化學工業出版社
• 開本：16開
• 出版時間：2009年9月
• 裝幀：平裝

內容簡介

全書分為16章。第1章論述催化科學和工業催化發展簡史；第2章論述催化作用的基本原則和基本模式；第3章論述工業催化劑設計原理和方法；第4章介紹催化材料學；第5章論述工業催化的過程工程；第6章介紹催化作用和催化過程的計算機模擬；第7章論述離子液體及其在環境催化中的套用；第8、9、10章為能源工程中催化技術案例分析；第11、12、13章為生物催化技術案例分析；第14、15章為環境催化技術案例分析；第16章為催化發展展望。《工業催化劑設計與開發》的特點是將催化作用的基本原理、催化新材料、計算機模擬與工業催化劑設計、開發結合起來，並對新世紀人們關注的能源、環境、生物領域中的工業催化技術進行了案例分析。

圖書目錄

第1章 緒論1

1.1 催化科學發展簡史1

1.1.1 催化概念的誕生1

1.1.2 從經驗走向科學，創建催化科學的物理化學基礎2

1.1.3 催化科學發展的第三階段（1898～1918）3

1.1.4 工業催化和表面物理化學並行發展的時期3

1.1.5 表面物理化學與技術對催化科學的衝擊4

1.1.6 經典方法研究多相催化機理髮展階段5

1.1.7 固態化學與多相催化劑設計發展時期6

1.1.8 環境催化和手性催化發展的30年7

1.2 工業催化發展簡史8

1.2.1 基礎化工催化工藝開發期8

1.2.2 催化燃料過程開發時期（1918～1945）9

1.2.3 催化科學與技術快速發展時期（1946～1970）10

1.2.4 環境催化發展的20年（1970～1990）12

1.2.5 新型催化材料的發展12

1.2.6 手性催化和藥物合成工業發展（1990至今）14

1.3 催化科學與技術的重要性15

1.3.1 工業催化劑在經濟上的重要性15

1.3.2 新能源開發對催化技術的需求16

1.3.3 催化對環境科學的重要性16

1.3.4 催化科學與技術對生命科學的重要性16

1.4 催化基本概念和工業催化劑的基本要求17

1.4.1 催化定義與特徵17

1.4.2 對工業催化劑的要求18

1.5 原料、市場、政策綜合對工業催化劑研製生產的影響22

1.6 課程的性質與任務24

參考文獻25

第2章 催化作用模式及相關基本原則26

2.1 催化作用基礎26

2.2 催化作用的前奏——化學吸附26

2.2.1 活性部位26

2.2.2 表面化學吸附鍵27

2.3 多相催化作用模式29

2.3.1 多相催化體系的剖析29

2.3.2 金屬催化劑活性的理論分析34

2.3.3 負載型金屬催化劑的活性分析37

2.3.4 合金催化劑38

2.3.5 金屬簇狀物催化劑39

2.3.6 半導體催化劑的電子理論40

2.3.7 複合氧化物催化劑及其催化作用42

2.3.8 固體酸鹼催化劑及其催化作用46

2.3.9 分子篩催化劑及其催化作用50

2.4 過渡金屬絡合催化劑及其催化作用55

2.4.1 過渡金屬離子的化學鍵合55

2.4.2 絡合催化中的關鍵反應步驟57

2.4.3 絡合催化循環59

2.4.4 配位場的影響63

2.5 聚合催化劑及其作用64

2.5.1 茂金屬聚合催化劑與新型聚合物材料64

2.5.2 非茂後過渡金屬烯烴聚合催化劑的研究進展68

2.5.3 組合聚合物催化技術69

2.5.4 高速組合篩選技術72

參考文獻73

……

第3章工業催化劑的設計75

31催化科學的分子觀75

311單晶金屬表面結構76

312碳質的沉積78

313表面原子的氧化狀態78

32工業催化劑設計方法79

321引言79

322催化設計的框圖程式79

323催化劑的類型設計法85

324催化劑設計的經驗程式102

33計算機輔助催化劑設計106

331引言106

332決定論模型法及案例分析107

333非決定論模型法及案例分析108

334CAD催化劑的微動力學分析法110

34固體催化劑設計的幾種思路110

341借用酶催化原理於非生物質固體催化材料合成的設計思路110

342利用組合技術設計和開發催化劑112

343固體催化劑構件組裝114

參考文獻116

第4章催化材料學118

41引言118

42分子篩催化材料119

421分子篩基本結構119

422分子篩催化材料的特性120

423分子篩催化材料製備121

424兩類新的分子篩催化材料123

43膜材料與膜催化127

431概述127

432無機膜材料與催化130

44非晶態合金催化材料與催化135

441非晶態合金材料的結構特點135

442非晶態合金催化劑製備與表征136

443非晶態合金的催化套用138

45固體酸催化材料與催化144

451固體酸催化材料類型144

452固體超強酸催化材料145

453雜多酸催化材料148

46整體式催化材料151

461整體式催化劑結構特點151

462整體式催化劑載體152

463整體式催化劑套用153

47光催化材料與光催化158

471光催化原理158

472光催化材料的發展161

473光催化材料的失活與再生165

474可見光活性光催化材料的設計166

48納米材料和納米催化174

481納米催化材料的特性174

482碳納米管材料與催化175

483納米金屬催化劑188

參考文獻195

第5章工業催化的過程工程203

51概述204

511工業催化過程工程的多尺度性204

512工業催化過程工程的方法和基本概念205

52多相催化反應動力學208

521化學吸附過程208

522理想表面的催化動力學模型212

523真實表面的催化反應動力學模型219

524微觀反應動力學方法224

525複雜反應動力學233

53多相催化中的傳遞過程238

531流體與催化劑外表面間的傳熱傳質239

532氣體在多孔介質中的擴散240

533多相催化劑的效率因子241

534傳遞現象影響下的催化反應動力學行為247

54固體催化劑的失活與再生251

541失活的類型251

542失活動力學257

543工業催化劑壽命的實驗室規模考察方法261

544失活催化劑的再生262

55試驗研究用反應器263

551理想反應器的基本類型264

552微分、積分固定床反應器266

553無梯度反應器267

554催化劑開發過程中反應器的選擇268

555催化劑開發的高通量篩選方法270

556催化動力學模型篩選及參數估算271

56工業生產用反應器273

561釜式反應器273

562固定床反應器277

563流化床反應器285

主要符號292

參考文獻293

第6章多相催化過程模擬297

61計算機模擬理論與技術297

611量子力學方法297

612分子力學方法298

613組合方法299

62多相催化模擬——策略與模型299

621簡介299

622級間近似方法300

623周期性計算301

624簇模型301

625微動力學模型303

63催化材料結構模擬305

631能量計算305

632整體最小化法306

633模擬退火法306

634遺傳運算法則307

635拓撲枚舉法309

636結構預測310

64表面及過程模擬313

641模擬技術313

642骨架材料表面結構及性質314

643吸附315

644擴散317

645表面與水的反應318

646催化部分氧化反應318

647多相催化劑模型體系321

參考文獻323

第7章離子液體與催化325

71離子液體簡介325

711離子液體發展簡史325

712離子液體的組成與結構326

713離子液體的特性326

714離子液體的合成326

72離子液體催化劑327

721酸性離子液體催化劑328

722鹼性功能化離子液體催化劑334

723離子液體負載化336

73離子液體與納米催化338

74離子液體與生物催化339

75其他離子液體催化劑339

751手性離子液體339

752具有配位功能的離子液體340

參考文獻341

第8章氫能與制氫技術用催化劑的設計與開發345

81化石能源現狀345

82氫能的優點及套用345

83制氫技術概述347

831化石燃料制氫347

832再生氫製備349

84儲氫352

85甲醇氧化重整制氫催化劑的設計及性能評價353

851甲醇氧化重整制氫反應分析353

852催化劑的開發354

853工藝操作參數的選擇354

854催化劑套用355

855技術經濟分析356

856套用前景357

參考文獻358

第9章二甲醚生產用催化劑的設計與開發359

91二甲醚概述359

911二甲醚的性質及工業套用359

912二甲醚生產工藝概述359

913甲醇氣相脫水制二甲醚基本原理及熱力學362

92催化劑的開發362

93催化劑的套用362

931工藝流程362

932操作條件363

94二甲醚的工業生產現狀365

參考文獻366

第10章燃料電池及直接甲醇燃料電池催化劑的設計與開發367

101燃料電池簡介367

1011燃料電池的工作原理367

1012燃料電池的基本類型367

1013燃料電池的優點368

102直接甲醇燃料電池催化劑的設計與開發369

1021直接甲醇燃料電池反應機理及熱力學369

1022甲醇電催化氧化機制370

1023DMFC陽極催化劑的設計與開發371

1024DMFC催化劑的套用372

參考文獻375

第11章生物催化及己酸乙酯非水相生產酶催化劑的設計與開發376

111生物催化簡介376

112酶催化377

1121酶催化特點及分類377

1122酶催化反應的機理377

1123酶催化的套用及發展現狀380

113脂肪酶非水相催化生產短鏈脂肪酸酯383

1131短鏈脂肪酸酯及其特性383

1132短鏈脂肪酸酯的國內外生產狀況383

1133非水相中脂肪酶催化短鏈脂肪酸酯合成383

參考文獻386

第12章酶催化合成手性布洛芬的設計與開發387

121布洛芬簡介388

1211布洛芬的物性及套用388

1212(S)布洛芬的常用製備方法388

122布洛芬酯的酶選擇性水解製備(S)布洛芬389

1221布洛芬酯的酶選擇性水解反應拆分布洛芬的機理389

1222選擇性水解布洛芬酯的脂肪酶的選擇389

1223酶選擇性水解拆分布洛芬酯的技術路線390

1224酶選擇性水解拆分布洛芬酯的工藝流程390

參考文獻391

第13章環己烷氧化制環己酮仿生催化劑的設計與開發392

131環己酮概述392

1311環己酮的工業套用392

1312環己酮生產的工業現狀392

1313環己烷仿生催化氧化制環己酮393

1314金屬卟啉催化氧化的反應機理394

132催化劑的選擇394

133催化劑的使用395

1331工藝流程395

1332工藝參數選擇395

1333環己烷仿生催化制環己酮優點396

134工業化現狀396

參考文獻397

第14章綠色化學與離子液體催化劑的設計與開發398

141綠色化學簡介398

142離子液體的功能化及套用399

1421離子液體的功能化399

1422離子液體的套用400

143烷氧基苯膦生產用離子液體的設計與開發401

1431烷氧基苯膦生產的問題分析401

1432烷氧基苯膦生產用催化劑設計401

1433催化劑的套用402

1434離子液體的再生和回收402

參考文獻402

第15章汽車尾氣治理用催化劑的設計與開發403

151汽車尾氣治理概述403

152汽車尾氣淨化催化劑的開發404

1521催化劑的設計404

1522催化劑的製備405

153催化劑的使用405

154催化劑的發展變化405

參考文獻405

第16章21世紀催化科學與技術面臨新機遇、新挑戰和新發展406

161能源和化工原料的變化406

1611能源和化工原料的時代變遷406

1612原材料到化學品和燃料的轉化406

162可再生生物資源的化工和能源利用409

163基於生物質原料生產液體燃料(BTL)的費托合成催化劑411

1631費托催化劑的活性412

1632費托催化劑的失活416

1633費托合成的選擇性418

164生物質的直接液化418

165生物質加工的技術平台419

16621世紀催化的現狀、挑戰與未來420

1661推動者與拉動者：創新的R3原則421

166221世紀催化所面臨的挑戰421

166321世紀催化的未來422

參考文獻423