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第一章 催化剂、催化作用和催化科学与技术 1

1.1 催化剂和催化反应的重要性 1

目录 1

1.2 催化剂和催化作用的定义和特征 2

1.2.1 催化剂和催化作用的定义 2

1.2.2 催化剂和催化作用的特征 3

1.3 催化作用、催化反应和催化剂的分类 8

1.3.1 催化作用的分类 8

1.3.2 催化反应的分类 10

1.3.3 催化剂的分类 11

1.4.1 催化剂的组成 12

1.4 催化剂的组成和来源 12

1.4.2 催化剂的来源 13

1.5 催化科学和技术的发展与展望 13

1.5.1 工业催化发展概述 13

1.5.2 石油化学工业的发展与催化剂 14

1.5.3 催化对其他工业的贡献 16

1.5.4 催化技术中的新机遇 17

1.5.5 催化科学研究进展 19

1.6 有关催化科学的文献资料 21

1.6.1 期刊 21

1.6.3 专利 22

参考文献 22

1.6.2 会议论文集 22

第二章 表面吸附与非均相催化反应动力学 24

2.1 催化剂的吸附作用 24

2.1.1 物理吸附与化学吸附 24

2.1.2 吸附态与吸附化学键 25

2.1.3 吸附平衡 27

2.2 非均相催化反应动力学特点 31

2.2.1 反应速率 32

2.2.2 气-固相催化反应动力学特点 32

2.3 表面过程的动力学方程 33

2.3.1 表面质量作用定律 33

2.3.2 化学反应为控制步骤的动力学方程 33

2.3.4 脱附为控制步骤的动力学方程 35

2.3.3 吸附为控制步骤的动力学方程 35

2.3.5 不存在控制步骤的动力学方程 36

2.4 扩散对多相催化过程的影响 38

2.4.1 催化过程的外扩散区 38

2.4.2 催化过程的内扩散区 40

2.5 实验室反应器类型 45

2.5.1 间歇式反应器 46

2.5.2 暂态反应器 47

2.5.3 连续流动反应器 48

2.6 多相催化反应动力学的研究方法 49

2.6.1 外扩散和内扩散影响的排除 49

2.6.2 动力学实验常用反应器 50

2.6.3 动力学数据的处理 54

2.7.1 脉冲技术 55

2.7 多相催化的暂态动力学简介分析 55

2.7.2 阶跃扰动技术 56

2.7.3 程序升温技术 57

参考文献 64

第三章 固体酸催化剂及其催化作用 65

3.1 酸碱定义及固体酸性质的测定 65

3.1.1 酸碱定义 65

3.1.2 酸的性质及测定 65

3.2.1 固体酸的种类 69

3.2.2 常见固体酸的结构与性质 69

3.2 固体酸的种类、结构及性质 69

3.3 固体超强酸 79

3.3.1 超强酸的定义 79

3.3.2 固体超强酸的种类 79

3.3.3 固体超强酸的酸性来源及催化作用 80

3.4 酸性质与催化活性和选择性的关系 83

3.4.1 酸的类型与催化活性和选择性的关系 83

3.4.2 酸强度与催化活性和选择性的关系 85

3.4.3 酸量与催化活性的关系 86

3.5 固体酸催化剂在石油化工中的应用 86

3.5.1 催化裂化 86

3.5.2 烷基化反应 92

3.5.3 异构化反应 96

3.6 固体酸催化剂的失活与再生 100

3.6.1 中毒引起的失活 100

3.6.2 结焦和堵塞引起的失活 101

3.6.3 再生及延缓失活 104

参考文献 106

第四章 金属催化剂及其催化作用 107

4.1 金属结构与催化性能关系 107

4.1.1 金属的催化作用 107

4.1.2 金属结构 108

4.1.3 金属催化作用中的关联 111

4.1.4 多位理论 112

4.1.5 结构敏感反应与结构钝感反应 115

4.2 金属催化剂催化性能的调变 116

4.2.1 载体调变金属的催化性能 116

4.2.2 合金调变催化性能 120

4.2.3 无定形化调变金属的催化性能 125

4.2.4 利用助剂调变金属催化性能 126

4.3 催化加氢 127

4.3.1 加氢反应中金属催化剂的活性中心 127

4.3.2 H2在金属表面上的吸附与活化 129

4.3.3 不饱和化合物的吸附与活化 129

4.3.4 活化不饱和化合物与活性氢间的作用 131

4.3.5 选择性加氢 133

4.3.6 加氢催化剂性能的调变 133

4.3.7 加氢反应及催化剂举例 135

4.4.1 催化重整的目的和应实现的反应 137

4.4 催化重整 137

4.4.2 重整反应热力学数据 138

4.4.3 双功能重整催化剂 140

4.4.4 双功能催化剂上重整反应动力学 142

4.4.5 重整催化剂的技术进步 146

4.4.6 重整催化剂的毒物 151

4.4.7 开工和预硫化 151

4.4.8 再生、氯化和更新 152

4 5.1 乙烯氧化的热力学数据 153

4.5.2 银催化剂上乙烯氧化反应机理 153

4.5 乙烯氧化制环氧乙烷 153

4.5.3 银催化剂 154

参考文献 156

第五章 过渡金属氧化物催化剂及其催化作用 157

5.1 过渡金属氧化物催化剂的表面化学和催化作用基础 157

5.1.1 过渡金属氧化物的表面与体相组成 157

5.1.2 表面几何形态的影响 158

5.1.3 分散作用的影响 160

5.1.4 氧化物的表面动态学 161

5.1.5 氧化物表面上的氧物种和氧的活化作用 162

5.1.6 氧物种在催化氧化中的作用 164

5.1.7 有机分子的活化 165

5.1.8 氧插入机理 168

5.2 选择性氧化过程 169

5.2.1 丙烯氧化制丙烯醛和丙烯酸 170

5.2.2 异丁烯选择氧化制甲基丙烯酸 171

5.2.3 正丁烷氧化制顺丁烯二酸酐 174

5.2.4 新型选择氧化催化剂——钛硅分子筛 176

5.2.5 丙烯氨氧化 178

5.3 脱氢和氧化脱氢 182

5.3.1 乙苯脱氢和氧化脱氢 182

5.3.2 丁烯氧化脱氢制丁二烯 184

5.4 加氢处理过程 185

5.4.1 石油馏分中的含硫、氮和金属化合物 186

5.4.2 加氢处理催化剂 189

5.4.3 加氢处理催化剂的结构 190

5.4 加氢处理过程的反应机理 194

参考文献 198

第六章 过渡金属配合物催化剂及其催化作用 200

6.1 过渡金属配合物中的配位键理论 200

6.2 过渡金属配合物的催化作用基础 202

6.2.1 配位体交换 203

6.2.2 加成活化 203

6.2.3 活化分子间的反应 203

6.3 羰基合成过程 206

6.3.1 氢甲酰化过程 206

6.3.2 Reppe型羰基化过程 209

6.4.1 瓦克工艺过程 211

6.4 过渡金属配合物的催化氧化过程 211

6.4.2 醋酸乙烯工艺过程 213

6.4.3 醇类氧化羰基化偶联 214

6.5 丁二烯双端羧酯化和双端氢氰化 216

6.5.1 丁二烯双端羧酯化 216

6.5.2 丁二烯双端氢氰化 217

6.6 聚合和齐聚反应过程 219

6.6.1 α-烯烃的立体定向聚合 220

6.6.2 新型聚合催化剂——茂金属化合物 223

6.6.3 烯烃齐聚过程 226

6.7 烯烃的歧化 228

6.8 过渡金属原子簇 230

6.9 过渡金属配合物催化剂的多相化 233

6.9.1 过渡金属配合物催化剂的多相化方法 234

6.9.2 多相化对过渡金属配合物催化剂性能的影响 235

6.9.3 过渡金属配合物催化剂多相化存在的问题 236

参考文献 237

第七章 生物酶催化作用 238

7.1 概述 238

7.2 酶催化反应动力学 238

7.3 生物酶催化剂的固定化和生物反应器 242

7.3.1 生物酶的固定化方法 243

7.3.2 生物反应器 243

7.4 生物酶在石油化工中的应用 244

7.4.2 生物聚合体 245

7.4.1 丙烯腈水解生产丙烯酰胺 245

7.4.3 含氧石油化工产品 246

7.4.4 石油馏分油的生物脱硫 247

参考文献 248

第八章 择形催化 249

8.1 择形催化的定义 249

8.2 择形催化反应的类型 249

8.2.1 反应物择形 250

8.2.2 产物择形 251

8.2.3 约束过渡态择形（反应中间物择形） 251

8.3.1 扩散约束的择形性 252

8.3 择形催化作用机理 252

8.2.4 分子运行路线控制择形作用（分子通行控制） 252

8.3.2 空间位阻的择形性 254

8.4 择形催化剂 254

8.4.1 ZSM-5 254

8.4.2 磷酸铝分子筛 255

8.4.3 层柱分子筛 256

8.5 择形催化的工业应用 257

8.5.1 烷烃择形裂化 258

8.5.2 芳烃择形转化 258

8.5.3 甲醇择形转化 260

参考文献 260