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第一篇 催化作用基础 1

第1章 催化剂概述 1

1.1 催化剂和催化作用 1

1.2 催化科学的诞生与发展 1

1.3 催化剂和催化作用的基本特征 4

1.4 催化体系的分类 7

1.5 催化剂的组成和性能要求 10

1.5.1 催化剂的组成 10

1.5.2 工业催化剂的基本性能要求 13

第2章 多相催化作用基础 16

2.1 催化剂的吸附作用 16

2.1.1 吸附概述 16

2.1.2 化学吸附态 19

2.2 多相催化中的扩散 23

2.2.1 扩散的类型 23

2.2.2 扩散对反应动力学的影响 24

2.2.3 扩散影响的识别和消除 26

2.3 催化反应系统的分析 27

第二篇 工业催化剂作用原理 31

第3章 金属催化剂 31

3.1 金属催化剂的吸附作用 31

3.1.1 金属对气体的化学吸附能力 32

3.1.2 化学吸附强度与催化活性 32

3.2 金属的电子结构理论 33

3.2.1 能带理论 33

3.2.2 价键理论 34

3.3 金属表面几何因素与催化活性 35

3.3.1 原子间距 35

3.3.2 晶面花样 36

3.4 晶格的缺陷与位错 37

3.4.1 晶格缺陷和位错的主要类型 37

3.4.2 晶格不规整性与多相催化 37

3.4.3 金属表面在原子水平上的不均匀性 38

3.5 金属-载体间的相互作用 38

3.6 合金催化剂 39

第4章 金属氧化物催化剂 40

4.1 非计量化合物 40

4.1.1 非计量化合物的成因 40

4.1.2 非计量化合物的类型 41

4.2 半导体的能带理论 42

4.2.1 半导体的能带结构 42

4.2.2 施主和受主 43

4.2.3 费米能级和脱出功 43

4.3 气体在半导体上的化学吸附 44

4.4 半导体的导电性与催化活性 45

4.4.1 N2O的分解 45

4.4.2 CO的分解 46

4.5 半导体Ef和φ对催化反应选择性的影响 46

4.6 d电子构型、金属-氧键、晶格氧与催化活性 47

4.6.1 d电子构型 47

4.6.2 金属-氧键 47

4.6.3 晶格氧（O2-） 47

第5章 固体酸碱催化剂 49

5.1 酸碱的定义和性质测定 49

5.1.1 酸碱的定义 49

5.1.2 固体酸碱性质的测定 50

5.2 固体酸碱性的来源 53

5.2.1 负载酸 54

5.2.2 氧化物及复合氧化物 54

5.2.3 金属盐 55

5.3 固体酸碱性与催化作用 56

5.3.1 酸中心类型与催化作用的关系 56

5.3.2 酸强度与催化作用的关系 57

5.3.3 酸浓度与催化活性的关系 57

5.4 分子筛催化剂 58

5.4.1 分子筛的结构 58

5.4.2 分子筛的特性和催化性能 62

5.4.3 分子筛的酸性来源 65

第三篇 工业催化剂的制备、使用、分析测试与表征第6章 工业催化剂的制备技术 67

6.1 沉淀法 67

6.1.1 沉淀原理 68

6.1.2 沉淀法的工艺过程 69

6.1.3 沉淀法的分类 69

6.1.4 金属盐前驱体和沉淀剂的选择 71

6.1.5 影响沉淀形成的因素 72

6.2 浸渍法 74

6.2.1 载体的选择 75

6.2.2 浸渍液的配制 75

6.2.3 活性组分在载体上的分布与控制 76

6.2.4 常用浸渍工艺 78

6.2.5 浸渍颗粒的热处理过程 79

6.3 混合法 81

6.4 离子交换法 81

6.5 熔融法 82

6.6 其他制备技术 82

6.6.1 微乳液技术 82

6.6.2 溶胶-凝胶法 83

6.6.3 等离子体技术 84

6.6.4 微波技术 84

6.6.5 超声波技术 84

6.6.6 超临界技术 85

6.6.7 膜技术 85

6.7 催化剂的成型 87

6.7.1 成型工艺概述 87

6.7.2 成型对催化剂性能的影响 88

6.7.3 成型助剂 89

6.7.4 几种重要的成型方法 90

第7章 工业催化剂的使用 93

7.1 催化剂的装填 93

7.1.1 催化剂筛分与装填 93

7.1.2 开、停车及钝化 94

7.2 催化剂的活化 94

7.2.1 还原活化 94

7.2.2 硫化活化 96

7.2.3 氧化活化 97

7.3 催化剂的失活 97

7.3.1 中毒 97

7.3.2 积炭 99

7.3.3 烧结 99

7.3.4 活性组分流失 99

7.4 催化剂再生与回收利用 100

7.4.1 催化剂再生 100

7.4.2 催化剂回收利用 101

第8章 催化剂性能的评价、测试和表征 102

8.1 催化剂的性能评价 102

8.1.1 实验室反应器 102

8.1.2 性能评价方法 105

8.2 催化剂的宏观物性测定 107

8.2.1 颗粒直径及粒径分布 108

8.2.2 机械强度测定 108

8.2.3 催化剂的抗毒稳定性及其测定 110

8.2.4 比表面积测定与孔结构表征 110

8.3 催化剂微观性质的测定和表征 118

8.3.1 电子显微镜在催化剂研究中的应用 118

8.3.2 X-射线结构分析在催化剂研究中的应用 120

8.3.3 热分析技术在催化剂研究中的应用 122

第四篇 工业催化剂各论 126

第9章 石油炼制催化剂 126

9.1 催化裂化催化剂 126

9.1.1 催化裂化反应机理和烃类的主要反应 126

9.1.2 催化裂化催化剂及其发展 127

9.1.3 催化裂化催化剂的制备 128

9.1.4 催化裂化催化剂的失活与再生 130

9.1.5 催化裂化催化剂的进展与展望 131

9.2 催化重整催化剂 132

9.2.1 催化重整反应机理和主要反应 132

9.2.2 催化重整催化剂的组成和种类 133

9.2.3 催化重整催化剂的制备 134

9.2.4 催化重整催化剂的失活与再生 135

9.2.5 催化重整催化剂的新进展 136

9.3 加氢处理催化剂 136

9.3.1 催化加氢反应机理和主要反应 136

9.3.2 加氢处理催化剂 137

9.3.3 加氢处理催化剂的制备 139

9.3.4 加氢处理催化剂的失活与再生 139

9.3.5 加氢处理催化剂的进展与展望 140

9.4 加氢裂化催化剂 140

9.4.1 加氢裂化反应机理 141

9.4.2 加氢裂化催化剂 142

9.4.3 加氢裂化催化剂的制备 142

9.4.4 加氢裂化催化剂的进展与展望 143

9.5 其他炼油催化剂 143

9.5.1 醚化催化剂 143

9.5.2 异构化催化剂 144

9.5.3 烷基化催化剂 145

9.5.4 烯烃叠合催化剂 146

9.5.5 柴油氧化脱硫催化剂 146

第10章 石油化工（基本有机原料）催化剂 148

10.1 概述 148

10.1.1 石油化工（基本有机原料）生产技术概述 148

10.1.2 石油化工生产中的主要催化剂简介 148

10.2 乙烯及其初级衍生物生产用催化剂 149

10.2.1 碳二馏分选择性加氢除炔 149

10.2.2 乙烯部分氧化制环氧乙烷 151

10.2.3 乙烯和苯合成乙苯 155

10.3 甲醇及其初级衍生物生成用催化剂 157

10.3.1 一氧化碳和氢气合成甲醇 157

10.3.2 甲醇羰基合成或乙醛氧化制醋酸 159

第11章 化肥工业催化剂 163

11.1 脱硫催化剂 163

11.1.1 烃类加氢脱硫催化剂 163

11.1.2 硫磺回收催化剂 165

11.1.3 脱硫剂 172

11.1.4 硫氧化碳水解催化剂 175

11.2 烃类转化催化剂 175

11.3 一氧化碳变换催化剂 176

11.3.1 铁铬系高温变换催化剂 177

11.3.2 铜锌系低温变换催化剂 179

11.3.3 一氧化碳宽温（耐硫）变换催化剂 180

11.4 甲烷化催化剂 181

11.5 氨合成催化剂 183

11.5.1 氨合成催化剂研究进展 183

11.5.2 氨合成铁催化剂的制备 185

11.5.3 预还原催化剂 185

11.6 制硝酸和制硫酸催化剂 186

11.6.1 氨氧化制硝酸催化剂 186

11.6.2 二氧化硫氧化制硫酸催化剂 187

第12章 碳一化学催化剂 188

12.1 甲醇及低碳醇合成催化剂 188

12.1.1 甲醇合成催化剂 188

12.1.2 低碳混合醇合成催化剂 194

12.2 甲醇氧化制甲醛催化剂 195

12.2.1 反应机理 195

12.2.2 银催化剂 196

12.2.3 铁-钼氧化物催化剂 197

12.2.4 其他催化剂 198

12.3 羰基合成催化剂 198

12.3.1 氢甲酰化反应催化剂 199

12.3.2 炔烃羰基化催化剂 200

12.3.3 烯烃的羰基化催化剂 200

12.3.4 甲醇羰基化制醋酸催化剂 200

12.3.5 醋酸甲酯羰基化制醋酐催化剂 202

12.3.6 氧化羰基化合成碳酸酯催化剂 202

12.3.7 硝基化合物的还原羰基化催化剂 202

12.4 费-托合成催化剂 202

12.4.1 费-托合成催化剂类型 203

12.4.2 费-托合成催化剂的制备 205

12.5 碳一化学中的催化新工艺 206

12.5.1 天然气的直接转化 207

12.5.2 天然气间接转化利用 208

12.5.3 膜技术在碳一化学中的应用 211

12.5.4 二氧化碳的利用 212

第13章 环境保护和环境友好催化技术 214

13.1 环境经济的提出和环境友好概念的产生 214

13.2 空气污染治理的催化技术 214

13.2.1 动态源的净化处理和三效催化剂 215

13.2.2 静态源的净化处理催化技术 218

13.3 工业废液的催化净化技术（CWAO） 220

13.3.1 工业废液的来源及主要污染物 220

13.3.2 工业废液的处理方法 221

13.3.3 WAO和CWAO 221

13.4 大气层保护与催化技术 223

13.4.1 保护臭氧层的催化技术 223

13.4.2 控制温室效应气体排放的催化技术 224

13.5 环境友好的催化技术 224

13.5.1 零排放与绿色化学 224

13.5.2 E因子原子经济与绿色化工生产 227

13.5.3 环境友好催化技术的发展趋势 227

13.6 光催化在环境科学中的应用和光催化环保功能材料 231

13.6.1 光催化原理 231

13.6.2 光催化在环境科学中的应用 232

13.6.3 光催化环保功能材料 232

参考文献 233