催化剂评价与表征PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1催化剂 1

1.1.1催化剂的定义 1

1.1.2催化剂的组成 2

1.2催化反应 3

1.2.1均相催化 3

1.2.2多相催化 3

1.2.3生物催化 3

1.2.4催化反应热力学和动力学 3

1.3催化剂评价指标和表征方法 5

1.3.1催化剂评价指标 5

1.3.2催化剂表征方法 7

参考文献 8

第2章 催化剂评价 9

2.1催化剂活性和选择性评价 9

2.1.1催化剂活性和选择性 9

2.1.2催化剂评价装置 12

2.1.3催化剂的活性和选择性评价实例 13

2.2催化剂稳定性和寿命评价 26

2.2.1催化剂稳定性和寿命 26

2.2.2催化剂稳定性评价实例 29

参考文献 37

第3章 催化剂结构与性能表征 40

3.1催化剂密度 40

3.1.1表观堆积密度 40

3.1.2表观颗粒密度 41

3.1.3真密度 41

3.2催化剂颗粒分析 42

3.2.1颗粒尺寸 42

3.2.2平均粒径、粒径分布 42

3.2.3粒度分析注意事项 43

3.2.4粒度分析方法 44

3.3孔结构 44

3.3.1吸附平衡等温线 44

3.3.2比表面测试表征 45

3.3.3孔结构表征 46

3.3.4介孔分子筛孔结构表征 48

3.3.5分子筛吸附技术应用 49

3.3.6物理吸附仪器简介 54

3.4机械强度 55

3.4.1压缩与拉伸强度 55

3.4.2横向断裂强度 56

3.4.3抗压碎强度 56

3.4.4冲击强度 57

3.4.5抗机械磨损和磨耗性能 57

3.5离子液体催化剂的结构表征 58

3.5.1离子液体的熔点 58

3.5.2离子液体的密度和黏度 59

3.5.3离子液体的酸碱性 59

3.5.4离子液体的导电性和电化学窗口 60

3.5.5离子液体的热稳定性和化学稳定性 60

3.5.6离子液体的结构测定 61

3.6催化剂表征技术简介 61

3.6.1显微分析法 61

3.6.2热分析技术 64

3.6.3程序升温分析技术 65

3.6.4X射线衍射分析法 66

3.6.5电子能谱技术 66

3.6.6分子光谱法 67

3.6.7共振谱技术 69

3.6.8原位技术 70

参考文献 72

第4章 热分析技术 74

4.1热分析技术简介 74

4.1.1热分析技术的概念 74

4.1.2热分析技术的发展 74

4.1.3热分析技术的分类 74

4.2几种常见的热分析技术 75

4.2.1差热分析法（DTA） 75

4.2.2差示扫描量热法（DSC） 76

4.2.3热重法（TG） 78

4.3热分析联用技术 79

4.3.1热分析与质谱联用 80

4.3.2热分析与傅里叶红外光谱联用 80

4.3.3热分析与气相色谱联用 80

4.3.4热分析技术之间联用 80

4.4热分析在催化研究中的应用 81

4.4.1催化剂制备条件的选择 81

4.4.2催化剂组成的确定 84

4.4.3活性组分单层分散阈值的确定 85

4.4.4研究活性金属离子的配位状态及其分布 87

4.4.5研究活性组分与载体的相互作用 88

4.4.6固体催化剂表面酸碱性表征 88

4.4.7离子液体的热稳定性表征 89

参考文献 91

第5章 化学吸附与程序升温技术 93

5.1化学吸附技术 93

5.1.1化学吸附的基本原理 94

5.1.2化学吸附的特点及其在催化研究中的应用 97

5.1.3吸附热的研究在催化研究中的应用 98

5.1.4吸附速度与吸附活化能在催化研究中的应用 99

5.1.5化学吸附法测定催化剂表面“活性基团”原子数的方法 99

5.1.6应用化学吸附进行研究中的几个问题 100

5.1.7化学吸附研究方法的展望 100

5.2程序升温分析技术 100

5.2.1程序升温脱附（TPD） 101

5.2.2程序升温还原（TPR） 105

5.2.3程序升温氧化（TPO） 107

5.2.4程序升温硫化（TPS） 107

5.2.5程序升温表面反应（TPSR） 108

5.2.6程序升温技术在其他方面的应用 109

5.3结语 110

5.4程序升温图谱应用 110

参考文献 121

第6章 X射线衍射技术 124

6.1晶体学基础 124

6.2晶体的X射线衍射基础 126

6.2.1X射线衍射方向 126

6.2.2粉末法的X射线衍射强度 128

6.2.3多晶X射线衍射 129

6.3多晶X射线衍射技术 131

6.3.1定性相分析 131

6.3.2定量相分析 132

6.3.3晶粒尺寸和微观应力的计算 134

6.3.4结晶度的测定 135

6.3.5残余应力的测定 136

6.3.6小角X射线散射（SAXS） 137

6.3.7薄膜试样的测定 138

6.3.8高、低温原位分析 139

6.3.9X射线吸收精细结构谱分析 139

6.3.10Rietveld方法衍射峰形拟合 139

6.4X射线衍射技术在催化剂研究中的应用 140

6.4.1在沸石分子筛催化剂研究中的应用 140

6.4.2在介孔材料研究中的应用 143

6.4.3在负载型／复合型催化剂研究中的应用 146

6.4.4在非晶态合金催化剂研究中的应用 151

6.4.5在插层组装结构催化剂研究中的应用 151

6.4.6晶粒尺寸及微观应力的实验及计算 154

参考文献 156

第7章 电子显微技术与X射线能谱技术 159

7.1电子显微镜概述 159

7.2扫描电子显微镜 159

7.2.1扫描电子显微镜的工作原理 159

7.2.2扫描电子显微镜的构造与特点 159

7.2.3扫描电子显微镜的操作程序 161

7.2.4扫描电子显微镜在催化剂研究领域的应用 162

7.3透射电子显微镜（TEM） 169

7.3.1透射电子显微镜的工作原理 169

7.3.2透射电子显微镜的构造与特点 171

7.3.3透射电子显微镜的操作程序 171

7.3.4透射电子显微镜在催化剂研究中的应用 172

7.4其他电子显微技术及其在催化剂研究中的应用 177

7.4.1分析电子显微镜（AEM） 177

7.4.2扫描透射电子显微镜（STEM） 180

7.4.3扫描探针显微镜（SPM） 180

参考文献 181

第8章 光谱技术 183

8.1红外光谱技术 183

8.1.1红外光谱的基本原理 183

8.1.2红外光谱仪 185

8.1.3红外光谱在催化剂表征的应用 185

8.2紫外光谱技术 194

8.2.1概述 194

8.2.2紫外漫反射光谱工作原理 195

8.2.3仪器 195

8.2.4标准物的选择 196

8.2.5样品的处理 196

8.2.6影响漫反射光谱的因素 197

8.2.7在催化剂表征中的应用 197

8.2.8小结 202

8.3拉曼光谱技术 202

8.3.1拉曼散射的经典理论 202

8.3.2拉曼散射的量子理论 203

8.3.3激光拉曼光谱仪 203

8.3.4新拉曼光谱技术在催化研究中的应用 204

参考文献 216

第9章 电子能谱技术 219

9.1电子能谱的基本原理 219

9.2X射线光电子能谱（XPS） 221

9.2.1谱图特征 221

9.2.2XPS谱图分析技术 222

9.2.3XPS在催化研究中的应用 225

9.3紫外光电子能谱（UPS） 230

9.3.1谱图特征 230

9.3.2振动精细结构 231

9.3.3自旋-轨道偶合 232

9.3.4自旋-自旋偶合 233

9.3.5 UPS在催化研究中的应用 234

9.4俄歇电子能谱（AES） 234

9.4.1俄歇过程和俄歇电子能量 235

9.4.2俄歇谱图 235

9.4.3化学效应 236

9.4.4俄歇电子能谱的应用 237

参考文献 240

第10章 固体核磁共振技术 242

10.1核磁共振技术 242

10.2固体高分辨核磁共振技术 242

10.3固体高分辨NMP技术在多相催化剂研究中的应用 245

10.3.1 29SiMASNMR研究 245

10.3.2 27A1MASNMR研究 246

10.3.3其他核研究 247

10.4固体高分辨NMR在催化剂酸性表征中的应用 249

10.4.1 1HMASNMR研究催化剂表面酸性 249

10.4.2采用吸附剂研究催化剂表面酸性 250

10.5固体高分辨NMR技术在多相催化反应研究中的应用 253

10.5.1固体高分辨NMR技术在多相催化反应研究中的应用 253

10.5.2催化反应过程中催化剂结构变化的研究 253

10.5.3研究分子筛晶体孔道中吸附有机物的化学状态 254

10.5.4确认活性中心 255

10.6超极化12.Xe核磁共振技术及其在多孔催化材料表征中的应用 255

10.6.1孔结构研究 256

10.6.2探测多孔材料中客体物种的分布 257

10.6.3吸附与扩散行为的研究 258

10.6.4原位反应过程的检测 258

10.7固体高分辨NMR技术研究催化剂失活 258

10.7.1 13 C MAS NMR研究分子筛结炭 258

10.7.2 2s Si和27 A1 MAS NMR研究分子筛结炭 259

10.7.3 1 H MAS NMR研究分子筛结炭 260

10.8原位固体高分辨NMR技术 261

10.9结束语 262

参考文献 262

第11章 电子顺磁共振技术 264

11.1电子顺磁共振原理 264

11.2 EPR在催化研究中的应用 265

11.2.1吸附物种的确定 266

11.2.2表面活性中心的表征 267

11.2.3金属氧化物载体Tammann温度的测定 269

11.2.4催化剂中金属离子间的电子传递 270

11.2.5催化剂活性中心中毒研究 270

11.2.6表面顺磁物种的动态性质 271

11.2.7催化反应动力学研究 271

11.3原位EPR技术 272

11.4结语 274

参考文献 274

第12章 计算机模拟技术 276

12.1催化剂理论研究计算方法 276

12.1.1量子力学法 276

12.1.2分子力学方法 281

12.1.3分子动力学模拟 282

12.1.4 MonteCarlo模拟方法 283

12.1.5量子力学／分子力学组合方法 284

12.2催化剂模型研究 286

12.2.1有机小分子催化模型 286

12.2.2气-固相吸附催化模型 289

12.2.3团簇催化模型 292

12.2.4层状催化模型 294

12.2.5配合物催化模型 297

12.3催化机理计算 300

12.3.1催化机理计算实例1 300

12.3.2催化机理计算实例2 302

12.4催化剂设计计算 305

12.4.1传统的催化剂设计方法 305

12.4.2反应工程与催化剂的设计 306

12.4.3专家系统设计 306

12.4.4人工神经网络设计 307

12.4.5计算机分子水平设计 307

12.4.6催化剂设计考虑的因素 308

12.4.7催化剂设计实例 308

参考文献 312