工业催化
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作者李光兴,吴广文 主编
出版社化学工业出版社
ISBN9787122301932
出版时间2017-09
装帧平装
开本16开
定价49元
货号1201576111
上书时间2024-07-02
商品详情
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作者简介
李光兴，华中科技大学化学化工学院，教授，博导，物理化学与工业催化研究所所长，1972.3-1975.9厦门大学化学系催化专业大学，1979.2-1988.8湖北省化学研究所催化室助理研究员，1988.8-1990.5澳大利亚塔斯马尼亚大学化学系访问学者，1990.5-1993.5湖北省化学研究所催化室助理研究员，1993.7-1999.12华中科技大学化学系物化室主任副教授，2000-2002华中科技大学化学系物化室主任教授，2002-2003华中科技大学化学系物化室主任教授，博导，2003-2008华中科技大学化学与化工系副主任，教授，博导，2009-华中科大化学化工学院物化催化研究所所长，材料化学与服役失效湖北省重点实验室副主任。荣誉及学术兼职：国务院特殊津贴有突出贡献中青年专家，中国化学会均相催化学术委员会委员，靠前0届全国均相催化学术会组织委员会，有机功能分子合成与应用教育部重点实验室学术委员会委员，材料化学与服役失效湖北省重点实验室副主任，“工业催化”，“天然气化工”，《化学与生物工程”》杂志编委，Appl.Catal.,J.Mol.Catal.,Catal.Commun.等靠前期刊特约审稿人，化学学报，高校化学学报，无机化学学报，催化学报等期刊特约审稿人。
目录
第1章绪论
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
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
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
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
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
5.3.2V2O5催化氧化制邻苯二甲酸酐133
5.3.3Bi2O3-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
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
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
7.6.1Zeigler-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
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
8.6.1VOCs的处理技术分类230
8.6.2VOCs的催化燃烧原理231
8.6.3催化燃烧用催化剂231
8.6.4VOCs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
8.7.1VOCs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
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
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
内容摘要
本书较为全面、系统地阐述了工业催化学科中所涉及的基础知识及工业催化学科中的工艺技术问题，主要包括三大部分。靠前部分催化基本概念及原理，主要介绍了催化原理、催化体系、各类催化剂的特点和作用原理以及催化活性计算、测试及催化反应器简介，是本章教学的基本知识点。其中，准确理解多相催化、均相催化的作用机理以及熟练掌握各类催化活性计算方法是重中之重。第二部分催化反应及工业应用，详细讨论了各类催化剂体系及其工业应用，将众多的催化反应类别梳理为几类催化反应体系，即，酸碱催化反应、金属氧(硫)化物催化反应、金属催化反应、均相催化反应、环保催化体系。第三部分催化剂制备工程，力求从催化剂制备单元操作入手，介绍其基本原理、制备工艺条件对催化剂性能的影响，有关设备以及催化剂工业放大中一些工程技术问题，将催化剂制备原理与工业生产实践结合，为催化剂制备过程提供基础知识。本书可作为高等院校本科学生、研究生教学之用，也可供高等院校、科研院所、相关企业中从事与工业催化相关的其他工程研究与技术人员参考。
精彩内容
催化技术在许多工业领域有重要应用，如能源(炼油)工业、石油化工、化肥工业、环保产业、高分子合成及化学药物合成等领域，催化剂催化性能好坏决定了一个生产过程能否实现以及技术经济指标是否优选。催化技术水平高低是衡量现代诸多工业领域技术水平拥有有竞争力的重要指标之一。
21世纪以来，催化技术对各种物质加工工业的发展和经济效益的提高起到了至关重要的作用，同时，随着环境不断恶化以及环境催化治理要求的日益严苛，工业催化更凸显出其强大的生命力。当今，新催化反应体系的开发、新催化剂体系的开发、绿色清洁生产工艺优化以及企业经济效益的总体提升等，都与催化技术的进步和创新密切相关，其中核心部分是催化剂制备技术及催化反应工程的进步与创新。
经过半个多世纪的努力，我国催化技术水平有了极大的提升，在基础研究领域，我国学者在催化各领域均有不俗的表现，新技术创新、发表论文数及大型靠前催化会议参会人数方面都有长足的进步。我国催化技术，不但从早年大部分依赖进口发展到国产化，而且逐步实现拥有自我知识产权，在催化裂化、加氢、重整、氨合成、变换反应、聚合、氧化等一系列重要催化技术上达到靠前优选水平，而在甲醇制烯烃、超深度加氢脱硫、FT合成、不对称催化领域等催化高新技术领域都处于靠前水平。
促进我国工业催化领域的进一步进步与发展，加强工业催化的基础教育尤为重要，本科阶段对催化基础知识、催化剂制备技术以及催化反应工程三大方面的深入学习及培养，可以大大提高我国此领域青年学者的学术功底及技术水平，为今后我国涌现出更多很好的催化研究开发人才打下良好基础。
目前，国内外已出版了若干工业催化教材及专著，大多侧重于催化原理、催化化学、催化反应等，这些教材在我国工业催化教学中起到了很好的作用。但随着催化学科的日新月异、工业催化应用领域不断向深度及广度发展以及化学化工本科教育计划的调整变化，需要对工业催化教材作一定的及时更新。
本书主要编者华中科技大学李光兴教授、武汉工程大学吴广文教授长期从事工业催化领域的教学、科研工作，主持或参加了多种催化基础及工艺研究、工业催化放大等研究开发工作，积累了较为厚实的催化基础知识以及丰富的实践经验。参编人员也都是具有催化专业背景的中青年学者，在工业催化教学与科研方面有一定学识。本书将催化体系梳理为催化基本理论、催化剂制备工程及催化反应工程三大板块，并对催化剂制备工程、催化反应工程以及具有代表性的重要催化反应过程工艺等进行了较为详细地讲解。相信本书的出版，对化工专业的学生与教师会有所裨益，对以催化研究开发为主的广大化工专业师生以及科技工作者会有较大的帮助，特为作序。
中国科学院院士，厦门大学教授
万惠霖
2017-04-05
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