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第一章 催化科学和技术的发展简史 1

第一节 催化概念的产生和形成（1800～1900年） 1

第二节 与工业有关的重要催化过程的开发 3

一、重无机化学工业中的催化过程（1860～1940年） 3

二、与石油炼制工业有关的催化过程（1930～1960年） 4

三、催化作用的物理化学基础（1860～1940年） 7

第三节 表面物理的冲击和新实验方法的诞生（1945～1965年） 9

第四节 经典的多相催化反应机理（1950～1980年） 12

第五节 表面敏感光谱学及其对催化的冲击（1970～1999年） 16

第六节 固态化学和多相催化剂的设计（1975～1999年） 21

第七节 开发中的新催化过程（1975～1999年） 23

一、多相催化中的手性反应 23

二、环保和能源催化（1950～1999年） 24

第八节 与催化有关的诺贝尔化学奖 26

参考文献 27

第二章 工业中的重要催化过程 30

第一节 重无机化学工业中的催化过程 30

一、氨的合成 31

二、硝酸的制造 35

三、硫酸的生产 38

第二节 石油炼制中的催化过程 42

一、流态化催化裂解（FCC） 44

二、催化重整 48

三、低碳烷烃的异构 50

四、加氢处理过程 53

第三节 石油化工过程中的催化 54

一、同时生产苯乙烯和环氧丙烷（SMPO法） 55

二、由丁烷或苯生产顺丁烯二酸酐 57

三、丙烯氨氧化制丙烯腈 59

第四节 合成高分子材料工业 60

一、全同（立构）聚丙烯（聚乙烯） 60

二、合成纤维尼龙-6原料己内酰胺的生产 62

第五节 以合成气（CO＋H2）为原料的催化过程 64

一、合成甲醇 65

二、由甲醇羰基化合成乙酸 68

三、低碳烯烃氢甲酰化合成低碳醇 69

第六节 生物催化技术 70

一、亮氨酸的制备 72

二、除虫菊的制备 73

三、6-氨基青霉烷酸（6-APA）的生产 74

第七节 环保催化 75

一、控制机动车排放尾气的净化催化剂 75

二、水质净化中的光催化作用 77

第八节 与开发新能源有关的催化技术 78

一、燃料电池 78

二、水光解制氢 80

第九节 展望：绿色催化 85

参考文献 86

第三章 催化作用的化学基础 90

第一节 催化反应和催化剂 90

一、催化反应和催化剂的分类 90

二、催化剂在化学反应中的作用 94

第二节 催化剂作用的化学本质 100

一、反应分子（底物）的活化 100

二、催化剂的失活和再生 102

三、化学反应的电子概念 107

四、基元化学反应机理 108

五、晶体场和配位场理论简介 110

第三节 催化中的物理化学 120

一、催化反应热力学 121

二、催化反应动力学 128

三、催化剂结构对催化性能的影响 139

参考文献 152

第四章 均相催化：酸、碱催化及配位催化 155

第一节 酸、碱催化剂及其作用机理 155

一、酸、碱的定义 155

二、一般酸、碱催化反应 156

三、特殊酸、碱催化反应 157

四、一般酸、碱和特殊酸、碱催化反应的区别 158

五、酸、碱协同催化反应 159

六、Br？nsted法则 160

七、Lewis酸、碱催化反应 163

第二节 配合物催化剂及其作用机理 164

一、配合物催化剂 165

二、配合物催化剂的作用特点 166

三、配位催化中的基元反应 177

第三节 有代表性的重要均相催化剂 184

一、α-烯烃聚合均相配合物催化剂 184

二、水溶液金属有机化学：双相催化 189

参考文献 196

第五章 生物催化剂（酶）及其催化作用 200

第一节 酶的组成、结构和功能简介 200

一、酶的分类和命名 201

二、酶的催化功能与特点 202

三、酶的化学组成 203

四、酶的结构 211

第二节 酶反应——典型的配位催化作用 215

第三节 由酶的催化作用获得的启迪 223

一、活性部位的组成和构型 224

二、催化作用力——互补原理 226

三、催化作用机理 228

四、催化剂活性的调节和控制——变构效应 234

第四节 生物催化剂（酶）的工业应用 237

一、采用生物催化工艺的依据 238

二、生物催化剂的应用领域 240

三、结论和展望 243

参考文献 244

第六章 多相催化剂（固体）：表面功能化的材料 246

第一节 表面结构 246

一、洁净表面的结构 246

二、再构表面和吸附质的结构 249

三、固体的能带结构 253

四、固体的振动 260

第二节 物理吸附、化学吸附和吸附动态学 261

一、相互作用的类型 262

二、键合部位的扩散 263

三、物理吸附 265

四、非解离化学吸附 266

五、解离化学吸附（H2在简单的金属上） 269

六、决定金属反应性的因素 270

七、吸附／脱附中的微观可逆性 272

第三节 过渡金属氧化物催化剂的分子描述 275

一、体相过渡金属氧化物和含氧盐 276

二、不同表面氧物种的催化作用 280

三、在氧化物载体上淀积的过渡金属离子 281

参考文献 283

第七章 金属（合金）催化剂 287

第一节 金属催化剂的特征 287

第二节 过渡金属的催化作用 289

一、过渡金属催化作用中的几何因素 289

二、过渡金属催化作用中的能量因素 291

第三节 合金的催化作用：集团效应和配体效应 293

第四节 载担型金属催化剂 295

一、晶粒大小及其分布 295

二、金属和载体之间的相互作用 300

三、金属帮助的酸催化：酸和金属催化在反应机理上的共性 303

第五节 金属催化剂上的反应 305

一、和氢转移有关的烃类转化反应 305

二、氨的合成 311

三、氧化反应 314

四、CO＋ H2转化（F-T合成） 317

参考文献 327

第八章 金属氧化物催化剂（一）——酸-碱型 332

第一节 固体酸和固体碱 333

一、简单固体酸和固体碱 333

二、混合氧化物固体酸和固体碱 335

三、复合氧化物固体酸和固体碱 336

第二节 有重要实际意义的固体酸、碱催化反应 345

一、石油裂解 346

二、择形催化 350

三、由甲醇制烃（MTG） 354

四、以沸石为基础的开发中的催化剂 362

参考文献 364

第九章 金属氧化物催化剂（二）——氧化-还原型 369

第一节 氧化-还原型氧化物催化剂的特点 369

第二节 氧化-还原型氧化物的协合效果 375

一、固溶体及其催化作用 377

二、复合氧化物及其催化作用 381

第三节 重要氧化-还原型工业催化剂举例——多种活性组分的协合作用 397

一、烯烃氧化的催化过程及工业催化剂 399

二、催化剂的作用机理 400

三、不同组分的功能 401

四、单相还是多相 404

参考文献 405

第十章 催化剂的表征 408

第一节 催化剂织构的表征 409

一、固体催化剂的形态——孔、孔分布、表面积和密度 409

二、测定固体催化剂形态特征的技术和方法 410

三、担载金属——金属的表面积、分散度和晶粒大小 417

四、固体催化剂的表面酸性和碱性 422

五、程序升温技术（TPR、 TPD、 TPO和TPRS） 425

第二节 催化剂结构的表征 428

一、粉末（多晶）X射线衍射 428

二、电子显微镜 431

三、红外光谱 433

四、热分析技术 436

五、紫外-可见-近红外（UV-Vis-NIR）光谱 439

第三节 表面光谱技术 441

一、电子光（能）谱 443

二、离子光（能）谱 451

三、结论和展望 453

参考文献 454

第十一章 催化剂的制备 457

第一节 结构单一的催化剂和载体 457

一、简单氧化物和单质 457

二、复合氧化物催化剂及载体 464

第二节 担载型催化剂的制备化学 471

第三节 固体催化材料的成型 475

参考文献 479

第十二章 催化反应工艺 481

第一节 工业催化反应器概述 481

一、间隙式反应器 481

二、用于气-液反应的连续流动反应器（均相催化） 482

三、用于固体催化反应的连续流动反应器 483

第二节 理想的反应器：数学描述 486

一、间歇式反应器 487

二、活塞流反应器（PFR） 488

三、连续流搅拌槽反应器（CSTR） 489

四、PFR和CSTR的比较 490

第三节 和传输结合的反应 491

一、催化过程中物质的传输和传递 492

二、催化剂颗粒外部扩散（外扩散区）的限制 493

三、催化剂颗粒内部扩散（内扩散区）的限制 494

四、强孔性阻力区域内的反应行为 494

五、催化反应控制步骤的确定 495

参考文献 496

编后语 497