第1章 概述 1
1.1 催化剂 1
1.1.1 定义 1
1.1.2 分类 1
1.1.3 组成 3
1.1.4 基本特性 6
1.1.5 酶催化作用的特点 7
1.2 催化反应 7
1.2.1 催化反应的分类 7
1.2.2 催化反应的热力学与动力学 8
1.2.3 催化反应的催化机理简介 16
1.3 催化剂研究的发展及其在国民经济中的作用 19
1.3.1 催化剂的开发 19
1.3.2 催化剂的应用领域 21
参考文献 24
第2章 催化剂的宏观结构 25
2.1 催化剂的表面积 25
2.1.1 表面积的重要性 25
2.1.2 活性组分的单层分散 26
2.2 催化剂的孔结构 30
2.2.1 孔的理论模型 31
2.2.2 孔结构对催化反应的影响 32
2.2.3 孔对反应选择性的影响 34
2.2.4 孔结构与中毒 38
2.2.5 孔结构形成的一般方法 39
2.3 催化剂的有效作用因子 43
2.3.1 各类形状催化剂的有效因子 43
2.3.2 内扩散效应对动力学参数的影响 49
2.3.3 判断内扩散的基本方法 51
参考文献 52
第3章 催化剂性能的评价与测试方法 53
3.1 催化剂活性评价及其测定 53
3.1.1 催化剂活性的测定与表示方法 54
3.1.2 催化剂评价的反应器装置 58
3.1.3 催化剂评价的实例介绍 70
3.2 催化剂比表面积的测定 76
3.2.1 BET 公式应用于比表面积测定的原理 77
3.2.2 比表面积的实验测定 87
3.3 催化剂孔结构的测定 98
3.3.1 气体吸附法测定细孔半径及其分布 98
3.3.2 压汞法测定粗孔半径及其分布 103
3.3.3 催化剂比孔体积的测定 105
3.3.4 催化剂密度的测定 107
3.3.5 孔的简化模型求算平均孔半径 109
3.4 催化剂机械强度、抗毒稳定性及其寿命的测定和评价 111
3.4.1 机械强度的测定 111
3.4.2 抗毒稳定性的评价 114
3.4.3 催化剂的寿命 116
3.5 近代分析技术在催化剂研究中的应用 120
3.5.1 X 射线衍射技术在催化剂研究中的应用 121
3.5.2 红外光谱方法在催化剂研究中的应用 123
3.5.3 热分析方法在催化剂研究中的应用 125
3.5.4 气相色谱法在催化剂研究中的应用 129
参考文献 133
第4章 各类催化剂的催化作用 135
4.1 酸碱催化剂的催化作用 135
4.1.1 均相酸碱催化 135
4.1.2 多相酸碱催化 142
4.1.3 酸碱催化剂的选择 156
4.2 金属催化剂的催化作用 157
4.2.1 金属催化剂的结构与催化活性的关系 157
4.2.2 几何因素对催化活性的影响 160
4.2.3 催化剂的活性顺序 164
4.2.4 金属催化剂上的反应 164
4.3 配合物催化剂的催化作用 168
4.3.1 配合物催化剂的作用特点 169
4.3.2 配合物催化剂催化作用的一般机理 174
4.4 分子筛结构及其催化作用 176
4.4.1 分子筛的结构 176
4.4.2 分子筛的性能 181
4.4.3 分子筛催化剂产生催化活性的机理 191
4.5 酶的催化作用 193
4.5.1 酶的催化作用特点 193
4.5.2 酶催化作用机理 194
参考文献 196
第5章 催化剂的分子设计基础及其方法 197
5.1 催化剂的分子设计基础 197
5.1.1 催化剂分子设计的理论与实验 197
5.1.2 催化剂分子设计的特点 198
5.2 催化剂的分子设计方法 200
5.2.1 催化剂设计方法的分类 200
5.2.2 催化剂分子设计方法 203
参考文献 208
第6章 工业催化剂的制备原理 209
6.1 沉淀法 209
6.1.1 概述 209
6.1.2 典型沉淀法生产工艺 210
6.1.3 沉淀物和沉淀剂的选择 211
6.1.4 影响沉淀的因素 212
6.1.5 沉淀法类型 212
6.2 浸渍法 214
6.2.1 概述 214
6.2.2 浸渍法工艺 214
6.2.3 浸渍法分类 215
6.3 离子交换法 217
6.3.1 无机离子交换剂的制备 217
6.3.2 有机离子交换剂(离子交换树脂)制备与应用 220
6.4 共混合法 226
6.4.1 生产方法 226
6.4.2 SO2氧化钒系催化剂的制备(湿混法) 228
6.4.3 锌锰系脱硫剂的制备(干混法) 229
6.5 溶胶凝胶法 231
6.5.1 概述 231
6.5.2 胶凝法生产工艺 232
6.6 热熔融法 234
6.6.1 概述 234
6.6.2 生产工艺 234
6.6.3 影响因素 236
6.6.4 氨合成催化剂质量标准及检验方法 238
6.7 酶的分离提纯方法 238
6.7.1 概述 238
6.7.2 材料的选择和预处理 238
6.7.3 细胞的破碎 239
6.7.4 提取 239
6.7.5 分离纯化 239
6.8 固体催化剂的成型 241
6.8.1 固体催化剂形状及使用性能 241
6.8.2 催化剂外形成型分类及方法 242
6.8.3 常用的胶黏剂和润滑剂 243
6.8.4 几种重要的成型方法 244
6.9 干燥与焙烧 248
6.9.1 干燥过程 248
6.9.2 焙烧和活化过程 249
6.9.3 催化剂生产用干燥设备 249
参考文献 250
第7章 常用催化剂的制备工艺 252
7.1 活性氧化铝的制备(沉淀法) 252
7.1.1 酸法沉淀制备工艺过程 252
7.1.2 影响因素 253
7.2 低压合成甲醇催化剂的制备(共沉淀法) 253
7.2.1 共沉淀法制备过程 254
7.2.2 影响因素 255
7.3 新型甲醇铜系催化剂的制备(分步共沉淀法) 256
7.4 丙烯氨氧化生产丙烯腈流化床催化剂(沉淀法) 256
7.5 负载型镍催化剂的制备(浸渍沉淀法) 257
7.5.1 浸渍沉淀法制备过程 257
7.5.2 讨论 258
7.6 催化剂载体用氧化铝的制备(pH 值摆动沉淀法) 258
7.7 分子筛的合成(导晶沉淀法) 259
7.8 铂铼重整催化剂的制备(浸渍法) 260
7.9 负载型铬系乙烯催化剂的制备(浸渍法) 261
7.10 烯烃聚合用负载型金属茂类化合物-铝氧烷催化剂的制备(微乳液聚合法) 263
7.11 丙烯氨氧化催化剂的制备(多次浸渍法) 264
7.11.1 催化剂开发过程 264
7.11.2 催化剂制备及其影响因素 265
7.12 萘氧化钒系催化剂的制备(多次浸渍法) 267
7.12.1 制备工艺流程简述 267
7.12.2 讨论 268
7.13 凝胶法合成硅铝催化材料(凝胶法) 268
7.14 汽车尾气用催化剂的制备 270
7.14.1 汽车尾气用催化剂组成与结构 270
7.14.2 汽车尾气用催化剂的制备方法 271
7.14.3 汽车尾气用催化剂发展趋势 272
7.15 黏土层间金属络合物催化剂的制备(阳离子交换法) 273
7.16 骨架镍催化剂的制备(热熔融法) 274
7.16.1 骨架镍催化剂制备过程 274
7.16.2 讨论 275
7.17 加氢反应催化剂的制备(浸析法) 275
7.17.1 浸析法制备金属催化剂 275
7.17.2 催化剂选择 276
7.18 钛硅混合氧化物的制备(凝胶法) 276
7.18.1 钛硅混合氧化物的制备 276
7.18.2 影响因素 277
7.19 二茂铁催化剂的制备(电化学法) 278
参考文献 279
第8章 催化剂制备技术的新进展 280
8.1 微乳化技术与催化剂 280
8.1.1 概述 280
8.1.2 制备工艺 280
8.1.3 乳胶粒直径及粒度分布测定 280
8.2 稀土元素与催化剂 282
8.2.1 稀土在石油裂化催化剂中的应用 282
8.2.2 稀土在汽车尾气净化催化剂中的应用 282
8.3 纳米技术与催化剂 283
8.3.1 纳米微粒催化的作用 283
8.3.2 纳米微粒的制备 283
8.4 超临界技术与催化剂 283
8.4.1 用超临界场对催化剂改性 283
8.4.2 利用超临界流体特性制备催化剂 283
8.5 膜技术与催化剂 284
8.5.1 概述 284
8.5.2 膜催化反应器的组成形式 285
8.5.3 几种典型膜催化剂 285
8.6 绿色化学化工与环境友好催化剂 286
8.6.1 概述 286
8.6.2 绿色化工用固体酸催化剂 287
参考文献 287
附录1 工业催化剂发明大事记 289
附录2 常见载体的比表面积和比孔容积 289
附录3 典型工业固体催化剂的化学组成 290
附录4 工业催化剂的性能要求及其物理化学性质 290
附录5 分子筛的化学组成经验式及孔径 291
附录6 催化材料的类型 291
附录7 固体催化材料的酸性 292
附录8 金属的实验催化活性 292
附录9 金属的催化活性顺序 293
附录10 过渡金属氧化物和硫化物的催化活性 293
附录11 金属的相对催化活性 294
附录12 元素的电负性 294
附录13 涉及分子筛的重要工业过程 295
附录14 重要的催化剂载体 295
附录15 常用的载体材料(熔点/℃) 295
附录16 常用载体的若干宏观物理性质 296