高等学校“十三五”规划教材 工业催化PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 工业催化学科简介 1

1.2 课程主要内容及任务 2

1.2.1 催化学科主要概念 2

1.2.2 催化实验研究方法 4

1.3 学习内容及任务 5

1.4 工业催化发展简史 5

1.4.1 世界催化发展史 5

1.4.2 中国催化研究与发展 8

1.5 催化研究开发前景 9

1.5.1 催化技术发展趋势 9

1.5.2 新型催化剂的开发与应用 9

1.5.3 催化剂制备共性技术及新型催化材料的研究开发 11

思考题 11

参考文献 12

第2章 催化作用与催化剂 13

2.1 催化作用定义和特征 13

2.1.1 定义 13

2.1.2 催化剂基本特征 14

2.2 催化剂分类及催化反应分类 17

2.2.1 催化剂分类 17

2.2.2 催化反应分类 19

2.3 催化剂组成 24

2.3.1 工业催化剂的组成 24

2 3.2 载体的功能 29

2.3.3 载体的选择 31

2.4 催化剂基本性能 32

2.4.1 活性 32

2.4.2 选择性 36

2.4.3 稳定性和寿命 39

思考题 43

参考文献 45

第3章 催化作用基本原理 46

3.1 多相催化及吸附动力学 46

3.1.1 多相催化 46

3.1.2 化学吸附及催化反应动力学 48

3.1.3 均匀表面催化反应动力学 62

3.2 均相催化及配位作用 67

3.2.1 酸碱催化简介 67

3.2.2 有机（小分子）催化 68

3.2.3 配位催化 68

思考题 82

参考文献 84

第4章 固体酸碱催化剂及其工业应用 85

4.1 酸碱催化剂的应用及分类 85

4.1.1 固体酸催化剂的应用 85

4.1.2 固体酸碱催化剂的分类 86

4.2 酸碱定义及酸碱中心的形成 86

4.2.1 酸碱定义 86

4.2.2 酸碱中心的形成 87

4.3 固体表面酸碱的性质及其测定 91

4.3.1 酸位的类型及其鉴定 91

4.3.2 酸中心的强度及其测定 92

4.3.3 酸中心的浓度及其测定 94

4.3.4 固体碱的强度与碱量 95

4.4 典型酸碱催化剂及其催化作用 95

4.4.1 酸碱催化作用机理 95

4.4.2 典型酸碱催化剂及其催化作用 100

4.5 固体酸催化剂的工业应用 106

4.5.1 分子筛催化剂及催化裂化反应 106

4.5.2 甲醇制烯烃 117

思考题 121

参考文献 121

第5章 金属氧（硫）化物催化剂及其催化作用 122

5.1 金属氧化物的结构 122

5.1.1 单一金属氧化物的晶体结构 123

5.1.2 复合金属氧化物的晶体结构 125

5.2 金属氧化物的催化作用 127

5.2.1 金属氧化物催化剂的电子特性 127

5.2.2 金属氧化物催化剂的氧化还原机理 128

5.3 典型金属氧化物催化剂的应用 130

5.3.1 催化氧化制顺丁烯二酸酐 130

5.3.2 V2O5催化氧化制邻苯二甲酸酐 133

5.3.3 Bi2O3-MoO3催化丙烯氧化制丙烯酸 136

5.4 典型金属硫化物催化剂的应用 138

5.4.1 金属硫化物催化剂在加氢脱硫中的应用 138

5.4.2 水煤气变换催化剂及其工业应用 147

思考题 151

参考文献 151

第6章 金属催化剂及其催化作用 153

6.1 金属催化剂及其应用 153

6.1.1 金属催化剂的应用 153

6.1.2 金属催化剂的特性 154

6.2 金属催化剂的结构 155

6.2.1 固体表面结构与缺陷 155

6.2.2 金属表面的吸附 157

6.3 金属催化剂的电子因素与催化作用 160

6.3.1 金属表面化学键 160

6.3.2 金属催化剂的电子因素与催化活性 162

6.4 金属催化剂的晶体结构与催化作用 163

6.4.1 金属催化剂的晶体结构 163

6.4.2 晶体结构对催化作用的影响 165

6.4.3 金属催化剂表面的晶格缺陷和不均匀性 167

6.5 各类金属催化剂及其催化作用 169

6.5.1 块状金属催化剂 169

6.5.2 负载型金属催化剂 169

6.5.3 合金催化剂 175

6.5.4 非晶态合金催化剂 175

6.5.5 金属互化物催化剂 177

6.5.6 金属簇状物催化剂 177

6.5.7 金属膜催化剂 178

6.6 金属催化剂的工业应用 178

6.6.1 石脑油重整反应及重整催化剂 178

6.6.2 氨合成催化剂 181

6.6.3 费托合成 183

6.6.4 乙烯环氧化制环氧乙烷银催化剂 187

思考题 188

参考文献 189

第7章 均相催化工业应用 190

7.1 概述 190

7.2 丙烯氢甲酰化 191

7.2.1 催化体系 192

7.2.2 反应机理 192

7.2.3 商业催化剂中配体种类 194

7.2.4 工艺流程 195

7.3 甲醇羰基化合成乙酸 197

7.3.1 反应机理 198

7.3.2 工艺流程 198

7.4 催化氧化乙烯合成乙醛（Wacker工艺） 199

7.4.1 反应机理 199

7.4.2 工艺流程 200

7.5 均相催化乙烯齐聚反应（SHOP） 200

7.5.1 反应机理 201

7.5.2 工艺流程 201

7.6 烯烃均相催化聚合及Zeigler-Natta催化剂 202

7.6.1 Zeigler-Natta催化剂 202

7.6.2 反应机理 204

7.6.3 乙烯聚合工艺流程 204

7.7 丙烯催化聚合及茂金属催化剂 207

7.7.1 茂金属催化剂 207

7.7.2 反应机理 207

7.7.3 工艺流程 209

7.8 不对称催化合成：不对称加氢案例 210

7.8.1 催化加氢合成左旋多巴 211

7.8.2 左旋萘普生的合成 212

思考题 212

参考文献 214

第8章 环境保护催化 215

8.1 环境保护催化技术的发展趋势 215

8.2 汽、柴油催化深度脱硫 216

8.3 烟气的催化脱硫 217

8.3.1 烟气的干式催化氧化法脱硫 217

8.3.2 烟气的催化还原脱硫法： Claus工艺 219

8.4 烟气的催化脱硝 221

8.4.1 非选择性催化还原法 221

8.4.2 选择性催化还原法 223

8.5 机动车尾气的催化净化处理 225

8.5.1 汽车尾气排放的特点 225

8.5.2 汽油车尾气催化净化原理 227

8.5.3 汽油车尾气催化转化器 227

8.6 有机废气（VOCs）的催化燃烧技术 230

8.6.1 VOCs的处理技术分类 230

8.6.2 VOCs的催化燃烧原理 231

8.6.3 催化燃烧用催化剂 231

8.6.4 VOCs的催化燃烧工艺 233

8.7 二氧化钛光催化降解气相污染物 234

8.7.1 VOCs光催化降解机理 235

8.7.2 气相光催化速率的影响因素 236

8.7.3 光催化降解过程中催化剂的失活和再生 237

思考题 237

参考文献 238

第9章 催化剂制备工程 239

9.1 工业催化剂的制备与放大 239

9.1.1 催化剂制备工程及流程 239

9.1.2 催化剂制备过程的放大 242

9.2 催化剂制备过程对活性的影响 243

9.3 催化剂制备化学工艺原理 244

9.3.1 沉淀法 245

9.3.2 浸渍法 254

9.3.3 溶胶-凝胶法 263

9.3.4 离子交换法 268

9.3.5 混合法 270

9.3.6 熔融法 271

9.4 催化剂成型技术 273

9.4.1 喷雾成型 274

9.4.2 转动成型 275

9.4.3 挤条成型 278

9.4.4 压片成型 280

思考题 281

参考文献 281

第10章 催化活性测试及催化反应器 283

10.1 催化剂活性测试 283

10.1.1 催化剂活性测试目标 283

10.1.2 催化剂活性评价参数的选择 284

10.1.3 活性表示方法 284

10.2 实验室催化反应器 286

10.2.1 两种理想反应器 287

10.2.2 积分反应器 288

10.2.3 微分反应器 289

10.2.4 无梯度反应器 290

10.2.5 滴流床反应器 292

10.3 催化剂活性测试方法 294

10.4 多相催化反应的传质效应 296

10.4.1 多相催化反应的步骤及传递特征 296

10.4.2 本征动力学和宏观动力学 297

10.4.3 传质的影响 298

10.5 典型的工业催化反应器 300

10.5.1 固定床催化反应器 301

10.5.2 流化床催化反应器 302

10.5.3 气-液-固三相鼓泡淤浆床催化反应器 304

10.6 催化剂活性测试实例 305

思考题 308

参考文献 308