工業催化（第二版）

工業催化（第二版）

作者：黃仲濤、耿建銘 編著
叢書名：普通高等教育“十五”國家級規劃教材
出版日期：2006年8月		書號：7-5025-8742-X
開本：16	裝幀：平	版次：2版13次	頁數：296頁

本書系《工業催化》的第二版。在第一版傳統催化理論和技術的基礎上，本書著重概括近十幾年來催化科學與技術發展的新領域、新成就，即用於能源、環境、材料、生物等領域的催化技術和取得的成就。全書共12章，介紹了工業催化的發展史；增加了環境催化、能源催化、生物催化和新材料催化等專章；加強了催化科學的基礎知識，如表面結構化學、催化劑設計與表征的基礎知識及傳統催化領域知識內容的更新。
本書可作為化工、煤化工、石油化工、能源化工、環境化工、精細化工等相關專業的高年級本科生、研究生教材，也可供相關領域的科研人員參考。

第1章緒論1
1.1課程的性質和任務1
1.2課程的主要內容2
1.3工業催化的發展簡史3
1.3.1催化概念的誕生3
1.3.2基礎化工催化工藝的開發期3
1.3.3煉油和石油化工工業的蓬勃發展
時期4
1.3.4合成高分子材料工業的興起4
1.3.5擇形催化與新一代石油煉製工業5
1.3.6手性催化與製藥工業6
1.4初版發行以來催化發展的新領域7
1.4.1環境保護和環境友好的催化技術7
1.4.2新能源開發的催化技術8
1.4.3新材料合成的催化技術和新型催化
材料9
1.4.4生物催化技術12
1.4.5手性催化技術13
1.4.6組合催化技術和催化劑高通量合成
評選14
1.4.7納米催化技術16
1.4.8微化學反應體系中的催化技術17
1.5工業催化參考文獻簡介18
第2章催化作用與催化劑20
2.1催化作用的定義與特徵20
2.1.1定義20
2.1.2特徵21
2.2催化劑的組成與載體的功能22
2.2.1催化劑的組成22
2.2.2載體的功能24
2.3對工業催化劑的要求27
2.3.1活性和選擇性指標27
2.3.2穩定性和壽命指標28
2.3.3環境友好和自然界的相容性29
2.4均相催化劑的特徵30
2.4.1“均相”中的分子分散30
2.4.2催化基元反應步驟30
2.4.3絡合均相催化的工業套用案例30
第3章吸附作用與多相催化33
3.1固體催化劑的結構基礎33
3.1.1點陣結構與對稱操作33
3.1.2晶面及其標記34
3.1.3填充分數36
3.1.4表面層外氣固界層的結構38
3.1.5催化劑載體的結構38
3.1.6體相和表相結構的不完整性39
3.2多相催化的反應步驟40
3.2.1外擴散與外擴散係數41
3.2.2內擴散與內擴散係數41
3.2.3反應物分子的化學吸附42
3.2.4表面反應43
3.2.5產物的脫附43
3.3吸附等溫線43
3.3.1簡單的Langmuir吸附等溫式44
3.3.2解離吸附的Langmuir等溫式45
3.3.3競爭吸附的Langmuir等溫式45
3.3.4非理想的吸附等溫式46
3.3.5BrunauerEmmettTeller吸附等溫式
（BET公式）46
3.4金屬表面上的化學吸附47
3.4.1化學吸附研究用的金屬表面47
3.4.2金屬表面上分子的吸附態47
3.4.3分子在金屬上的活化及其吸附
強度48
3.4.4金屬表面上化學吸附的套用49
3.5氧化物表面上的化學吸附51
3.5.1半導體氧化物上的化學吸附51
3.5.2絕緣體氧化物上的化學吸附52
3.5.3氧化物表面積的測定52
3.6分子表面化學52
3.6.1單分子研究的方法與設備53
3.6.2潔淨固體表面的集合結構特徵
（TSK——台階梯步拐折模型）53
3.6.3潔淨固體表面的弛豫和重構54
3.6.4吸附單分子層的有序化、分子有序
化膜的自組裝及套用55
第4章各類催化劑及其催化作用58
4.1酸鹼催化劑及其催化作用58
4.1.1固體酸、鹼的定義和分類58
4.1.2固體表面的酸鹼性質及其測定59
4.1.3酸、鹼中心的形成與結構62
4.1.4固體酸、鹼的催化作用65
4.1.5超強酸及其催化作用67
4.1.6超強鹼及其催化作用69
4.1.7雜多化合物及其催化作用70
4.1.8離子交換樹脂催化劑及其催化
作用73
4.2非納米分子篩催化劑及其催化作用75
4.2.1分子篩的結構構型75
4.2.2分子篩催化劑的催化性能與調變79
4.2.3中孔分子篩催化劑及其催化作用83
4.3金屬催化劑及其催化作用85
4.3.1金屬和金屬表面的化學鍵85

432金屬催化劑催化活性的經驗規則89
433負載型金屬催化劑的催化活性90
434金屬簇狀物催化劑92
435合金催化劑及其催化作用92
436非晶態合金催化劑及其催化作用93
437金屬膜催化劑及其催化作用95
44金屬氧化物和硫化物催化劑及其催化
作用97
441概述97
442半導體的能帶結構及其催化活性98
443氧化物表面的MO性質與催
化劑活性、選擇性的關聯100
444複合金屬氧化物催化劑的結構
化學102
445金屬硫化物催化劑及其催化
作用105
45絡合催化劑及其催化作用108
451概述108
452過渡金屬離子的化學鍵合109
453絡合催化中的關鍵反應步驟109
454絡合催化循環112
455配位場的影響116
456均相絡合催化劑的固相化技術117
第5章環境保護催化與環境友好催化
技術12151環境經濟的提出和環境友好概念的
產生121
52空氣污染治理的催化技術122
521動態源的淨化處理和三效
催化劑122
522靜態源的淨化處理催化技術125
53工業廢液的催化淨化技術
（CWAO）127
531廢水對環境的衝擊127
532催化處理趨於廢棄物最少128
533WAO和CWAO128
54大氣層保護與催化技術130
541保護臭氧層的催化技術130
542控制溫室效應氣體排放的催化
技術131
55環境友好的催化技術132
551“零排放”與綠色化學132
552“原子經濟”、“E因子”與綠色
化工生產134
553環境友好催化技術的案例分析135
56光催化在環境科學中的套用和光催化
環保功能材料137
561環境光催化——光催化裂解
過程137
562光催化環保功能材料138
第6章未來能源和燃料工業用催化
技術13961當前能源的結構及存在的問題139
62能源、能源載體和轉換路線139
63資源和環境對能源開發的制約140
64經潔淨技術處理的清潔能源141
65天然氣能源143
66氫能與“氫經濟”145
661氫的生產、貯存和運輸145
662“氫經濟”147
67燃料電池147
671燃料電池的工作原理147
672電極反應148
673燃料電池的類型149
674燃料電池的套用前景151
68煤的新作用151
681中國的煤基醇、醚燃料路線152
682美國“Vision 21”化石能源
計畫152
683丹麥Topsoc公司的強制合成與
IGCC組合能源方案153
69生物質能源154
第7章新材料合成用催化技術和具有
突異催化性能的新材料15671茂金屬聚合催化劑與新型聚合物
材料156

711茂金屬催化劑的類型與結構156
712茂金屬催化劑的特徵158
713茂金屬催化劑的使用情況158
714聚合新材料的結構特徵158
72非茂後過渡金屬烯烴聚合催化劑的研究
進展160
721陽離子型雙亞胺後過渡金屬
催化劑160
73有序的介孔催化材料161
74非晶態合金催化材料163
75膜催化材料163
第8章生物催化技術164
81生物催化劑的類別164
82生物催化反應的特徵164
83酶的系統分類和系統命名165
84酶的功能與反應動力學166
85影響酶催化反應的多種因素168
86生物催化技術的套用與意義168
861生物催化劑在手性技術中的
套用169
862酶催化在能源和環保中的套用170
87生物催化的發展趨勢171
第9章工業催化劑的製備與使用173
91工業催化劑的製備173
911沉澱法174
912浸漬法183
913混合法190
914離子交換法191
915熔融法191
92催化劑製備技術的新進展192
921微乳液技術192
922溶膠凝膠技術196
923超臨界技術202
924膜技術203
93工業催化劑的使用206
931運輸、貯存與填裝206
932升溫與還原208
933開、停車及鈍化208
934催化劑的使用、失活與再生209
第10章工業催化劑的設計214
101工業催化劑的設計方法214
1011催化劑設計的框圖程式215
1012催化劑主要組分的設計217
1013催化劑次要組分的設計219
102催化劑的類型設計法220
1021塊狀金屬催化劑220
1022負載金屬催化劑222
103計算機輔助催化劑設計簡介229
104固體催化劑設計的新思路230
10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230
1042利用組合技術設計和開發
催化劑231
1043固體催化劑的構件組裝233
第11章工業催化劑的評價與巨觀物性
的測試235111催化劑活性測試的基本概念235
1111活性測試的目標235
1112實驗室活性測試反應器的類型
及套用236
112催化劑活性的測定248
1121影響催化劑活性測定的因素248
1122測定活性的試驗方法250
1123活性測試的實例251
113催化劑的巨觀物性及其測定253
1131催化劑的表面積及其測定254
1132催化劑的孔結構及其測定257
1133催化劑機械強度的測定263
114催化劑抗毒性能的評價266
115工業催化劑壽命的考察266
1151影響催化劑壽命的因素266
1152催化劑壽命的測試267
第12章催化劑表征的現代物理方法
簡介270121氣相色譜技術270
1211程式升溫脫附法270
1212程式升溫還原法272
1213氫氧滴定脈衝色譜法272
122熱分析法273
1221差熱分析法273
1222熱重分析法274
1223差示掃描量熱法274
1224熱分析在催化研究中的套用275
123X射線衍射分析法275
124光譜法276
1241紅外吸收光譜法277
1242拉曼光譜法277
125顯微分析法278
1251掃描電鏡法278
1252透射電鏡法279
1253掃描隧道顯微鏡法279
1254原子力顯微鏡280
1255顯微技術在催化劑研究中的
套用281
126能譜法281
1261俄歇電子能譜法281
1262X射線光電子能譜法281
1263紫外光電子能譜法282
127核磁共振法283
128穆斯堡爾譜284
參考文獻285