工业催化(第2版卓越工程师教育培养计划系列教材)

《工业催化》（第二版）从石油天然气化工实用角度出发，以多相催化及各类固体催化剂为主要讨论对象，并兼顾了均相催化剂，较系统地阐述了催化作用基本原理，各类固体催化剂和均相催化剂、工业催化剂的制备、操作使用方法、分析测试表征；介绍了石油炼制催化剂、基本有机化工催化剂、化肥工业催化剂、碳一化工催化剂、环境保护和绿色化工催化剂的工业应用和最新研究进展。 全书共分4篇16章：第1篇工业催化作用基础（第1章绪论、第2章催化剂概述、第3章催化作用基础）；第2篇工业催化剂作用原理（第4章金属催化剂、第5章金属氧化物催化剂、第6章固体酸碱催化剂、第7章均相催化剂）；第3篇工业催化剂的组成、制备、使用、分析测试和表征（第8章助催化剂与载体、第9章工业催化剂的制备技术、第10章工业催化剂的使用、第11章催化剂性能的评价、测试和表征）；第4篇工业催化剂各论（第12章石油炼制催化剂、第13章基本有机化工催化剂、第14章化肥工业催化剂、第15章碳一化工催化剂、第16章环境保护和绿色化工催化剂）。 《工业催化》（第二版）可作为高等院校化学工程与工艺、应用化学及相近专业高年级本科生、研究生的教材或教学参考书，亦可供从事有关科研、设计及生产的教师、科技人员及工程技术人员阅读参考。

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第1篇工业催化作用基础 第1章绪论/2 1.1催化科学的诞生与发展/2 1.2催化技术的重要应用领域/6 1.2.1能源与化工催化/6 1.2.2化肥催化/7 1.2.3环境催化/8 1.2.4生物催化/9 1.2.5手性（不对称）催化/9 1.2.6新材料合成和新型催化材料/10 思考题/10 第2章催化剂概述/11 2.1催化剂和催化作用的基本特征/11 2.2催化体系的分类/14 2.2.1按催化反应体系物相的均一性分类/14 2.2.2按催化作用机理分类/16 2.2.3按催化反应类别分类/16 2.3催化剂的组成及工业催化剂的基本性能要求/17 2.3.1催化剂的组成/17 2.3.2工业催化剂的基本性能要求/18 思考题/21 第3章催化作用基础/23 3.1多相催化/23 3.1.1催化剂的吸附作用/23 3.1.2多相催化中的扩散/31 3.2均相催化/35 3.2.1均相催化的特点/36 3.2.2均相催化理论/36 3.2.3均相催化和多相催化的关联/38 3.3催化反应系统的分析/39 3.3.1催化反应系统简述/39 3.3.2中间物的活性本质/40 3.3.3催化循环/40 思考题/42 第2篇工业催化剂作用原理 第4章金属催化剂/44 4.1金属催化剂的吸附作用/45 4.1.1金属对气体的化学吸附能力/45 4.1.2化学吸附强度与催化活性/46 4.2金属的电子结构理论/47 4.2.1能带理论/47 4.2.2价键理论/47 4.3金属表面几何因素与催化活性/49 4.3.1原子间距/49 4.3.2晶面花样/50 4.4晶格的缺陷与位错/51 4.4.1晶格缺陷和位错的主要类型/51 4.4.2晶格不规整性与多相催化/51 4.4.3金属表面在原子水平上的不均匀性/52 4.5各类金属催化剂及催化作用/53 4.5.1块状金属催化剂/53 4.5.2负载型金属催化剂/53 4.5.3合金催化剂/56 4.5.4金属互化物催化剂/57 4.5.5金属簇合物催化剂/57 4.5.6金属膜催化剂/59 思考题/60 第5章金属氧化物催化剂/61 5.1非计量化合物和计量化合物/62 5.1.1非计量化合物的成因/62 5.1.2非计量化合物的类型/62 5.1.3计量化合物（本征半导体）/63 5.2半导体的能带理论/64 5.2.1半导体的能带结构/64 5.2.2施主和受主/65 5.2.3费米能级和脱出功/65 5.3气体在半导体上的化学吸附/66 5.4半导体的导电性与催化活性/66 5.4.1N2O的分解/67 5.4.2CO的氧化/67 5.5半导体Ef和φ对催化反应选择性的影响/68 5.6d电子构型、金属-氧键、晶格氧与催化活性/69 5.6.1d电子构型/69 5.6.2金属-氧键/69 5.6.3晶格氧（O2-）/69 5.7金属硫化物催化剂/70 5.7.1加氢脱硫及其相关过程的作用机理/71 5.7.2重油的催化加氢精制/71 思考题/72 第6章固体酸碱催化剂/73 6.1酸碱的定义和性质测定/73 6.1.1酸碱的定义/73 6.1.2固体酸碱性质的测定/74 6.2固体酸碱性的来源/78 6.2.1负载酸/78 6.2.2氧化物及复合氧化物/78 6.2.3金属盐/80 6.2.4固体超强酸/81 6.2.5杂多酸/81 6.2.6离子交换树脂/82 6.3固体酸碱性与催化作用/83 6.3.1酸中心类型与催化作用的关系/83 6.3.2酸强度与催化作用的关系/84 6.3.3酸浓度与催化活性的关系/84 6.4分子筛催化剂/85 6.4.1分子筛的结构/85 6.4.2分子筛的特性和催化性能/89 6.4.3分子筛的酸性来源/92 思考题/94 第7章均相催化剂/95 7.1液体酸碱催化剂/95 7.1.1酸碱催化反应的特点/95 7.1.2Brnsted酸碱催化剂/96 7.1.3Lewis酸碱催化剂/98 7.1.4有机小分子催化/99 7.2离子催化剂/99 7.2.1中性盐效应/99 7.2.2离子对催化剂/100 7.2.3金属离子催化剂/100 7.3络合催化剂/101 7.3.1络合催化中的化学键合/101 7.3.2络合催化的关键反应步骤/102 7.3.3络合催化循环/105 7.3.4配位场的影响/108 7.4离子液体催化剂/108 7.4.1离子液体的分类及特点/109 7.4.2离子液体的合成/109 7.4.3离子液体在催化反应中的应用/111 7.5均相催化剂的多相化/112 7.5.1均相催化剂存在的问题/112 7.5.2均相催化剂多相化的方法/113 7.5.3均相催化剂多相化效应/114 思考题/115 第3篇工业催化剂的组成、制备、使用、分析测试和表征 第8章助催化剂与载体/117 8.1助催化剂/117 8.1.1助催化剂的种类/117 8.1.2助催化剂对催化性能的影响/119 8.2载体/121 8.2.1理想载体应具备的条件/121 8.2.2载体的作用/121 8.2.3载体的分类/123 思考题/126 第9章 工业催化剂的制备技术/127 9.1概述/127 9.1.1催化剂制备特点/127 9.1.2催化剂制备技术/128 9.2沉淀法/128 9.2.1沉淀原理/128 9.2.2沉淀法的工艺过程/129 9.2.3沉淀法的分类/130 9.2.4金属盐前驱体和沉淀剂的选择/132 9.2.5影响沉淀形成的因素/133 9.3浸渍法/136 9.3.1载体的选择/136 9.3.2浸渍液的配制/137 9.3.3活性组分在载体上的分布与控制/137 9.3.4常用浸渍工艺/139 9.3.5浸渍颗粒的热处理过程/140 9.4混合法/142 9.5离子交换法/143 9.6熔融法/143 9.7其他制备技术/144 9.7.1微乳液技术/144 9.7.2溶胶-凝胶法/145 9.7.3等离子体技术/145 9.7.4微波技术/146 9.7.5超声波技术/146 9.7.6超临界技术/147 9.7.7原子层沉积技术/147 9.7.8冷冻干燥技术/148 9.7.9膜技术/148 9.8催化剂的成型/150 9.8.1成型工艺概述/150 9.8.2成型对催化剂性能的影响/151 9.8.3成型助剂/152 9.8.4几种重要的成型方法/153 思考题/156 第10章 工业催化剂的使用/157 10.1催化剂的装填/157 10.1.1催化剂筛分与装填/157 10.1.2开停车及钝化/158 10.2催化剂的活化/159 10.2.1还原活化/159 10.2.2硫化活化/160 10.2.3氧化活化/161 10.3催化剂的失活/161 10.3.1中毒/162 10.3.2积炭/163 10.3.3烧结/164 10.3.4活性组分流失/164 10.4催化剂再生与回收利用/164 10.4.1催化剂再生/165 10.4.2催化剂回收利用/166 思考题/167 第11章催化剂性能的评价、测试和表征/168 11.1催化剂的性能评价/168 11.1.1实验室反应器/168 11.1.2性能评价方法/172 11.2催化剂的宏观物性测定/174 11.2.1颗粒直径及粒径分布/174 11.2.2机械强度测定/175 11.2.3催化剂的抗毒稳定性及其测定/176 11.2.4比表面积测定与孔结构表征/177 11.3催化剂微观性质的测定和表征/181 11.3.1电子显微镜在催化剂研究中的应用/181 11.3.2X射线衍射技术/183 11.3.3热分析法/185 11.3.4程序升温分析法/188 11.3.5光谱分析法/191 11.3.6能谱分析法/193 11.3.7核磁共振技术/196 思考题/198 第4篇工业催化剂各论 第12章石油炼制催化剂/200 12.1催化裂化催化剂/200 12.1.1催化裂化的主要反应和反应机理/200 12.1.2催化裂化催化剂的组成及分类/201 12.1.3催化裂化催化剂的制备/202 12.1.4催化裂化催化剂的失活与再生/203 12.2催化加氢催化剂/204 12.2.1催化加氢的主要反应和反应机理/205 12.2.2催化加氢催化剂的分类及组成/208 12.2.3催化加氢催化剂的制备/210 12.2.4催化加氢催化剂的失活与再生/210 12.3催化重整催化剂/211 12.3.1催化重整的主要反应和反应机理/211 12.3.2催化重整催化剂的组成及分类/212 12.3.3催化重整催化剂的制备/213 12.3.4催化重整催化剂的失活与再生/214 12.4其他炼油催化剂/216 12.4.1C5～C6异构化催化剂/216 12.4.2C8芳烃临氢异构化催化剂/217 12.4.3烷基化催化剂/218 12.4.4烯烃叠合催化剂/218 12.4.5柴油氧化脱硫催化剂/219 思考题/219 第13章基本有机化工催化剂/220 13.1乙烯及其初级衍生物生产用催化剂/220 13.1.1碳二馏分选择性加氢除炔/220 13.1.2乙烯部分氧化制环氧乙烷/222 13.1.3乙烯和苯合成乙苯/224 13.2丙烯及其初级衍生物生产用催化剂/225 13.2.1碳三馏分选择性加氢除炔/225 13.2.2异丙醇脱氢制丙酮/226 13.2.3丙烯氧化制丙烯酸/227 13.2.4丙烯氨氧化制丙烯腈/227 13.2.5丙烯羰基合成制丁醇及2-乙基己醇/228 13.2.6丙烯和苯烷基化制异丙苯/229 13.3碳四馏分主要初级衍生物生产用催化剂/230 13.3.1异丁烷脱氢制异丁烯/230 13.3.2正丁烷或苯氧化制顺丁烯二酸酐/231 13.3.3异丁烯(叔丁醇)氧化制甲基丙烯酸/232 13.3.4顺酐酯化加氢或甲醛乙炔化制1,4-丁二醇/233 13.4轻质芳烃及其初级衍生物生产用催化剂/235 13.4.1乙苯脱氢催化剂/235 13.4.2甲苯歧化与烷基转移制二甲苯和苯/236 13.4.3二甲苯临氢异构化/237 13.4.4苯制己内酰胺/238 13.4.5邻二甲苯氧化制邻苯二甲酸酐（苯酐）/241 13.4.6对二甲苯氧化制对苯二甲酸/242 13.5甲醇及其初级衍生物生成用催化剂/243 13.5.1CO和H2合成甲醇/243 13.5.2甲醇羰基合成或乙醛氧化制醋酸/245 思考题/247 第14章化肥工业催化剂/248 14.1脱硫催化剂/248 14.1.1烃类加氢脱硫催化剂/248 14.1.2硫黄回收催化剂/250 14.1.3脱硫剂/255 14.1.4COS水解催化剂/256 14.2烃类转化催化剂/257 14.3CO变换催化剂/258 14.3.1铁铬系高温变换催化剂/259 14.3.2铜锌系低温变换催化剂/260 14.3.3CO宽温(耐硫)变换催化剂/261 14.4甲烷化催化剂/262 14.5合成氨催化剂/263 14.5.1合成氨催化剂研究进展/263 14.5.2合成氨铁催化剂的制备/265 14.5.3预还原催化剂/265 14.6制硝酸和制硫酸催化剂/265 14.6.1氨氧化制HNO3催化剂/265 14.6.2SO2氧化制H2SO4催化剂/266 思考题/267 第15章碳一化工催化剂/268 15.1甲醇及低碳醇合成催化剂/268 15.1.1甲醇合成催化剂/268 15.1.2低碳混合醇合成催化剂/270 15.2甲醇氧化制甲醛催化剂/272 15.2.1反应机理/272 15.2.2银催化剂/272 15.2.3铁-钼氧化物催化剂/273 15.2.4其他催化剂/274 15.3羰基合成催化剂/274 15.3.1氢甲酰化反应催化剂/275 15.3.2炔烃羰基化催化剂/276 15.3.3烯烃的羰基化催化剂/276 15.3.4甲醇羰基化制醋酸催化剂/276 15.3.5醋酸甲酯羰基化制醋酐催化剂/278 15.3.6氧化羰基化合成碳酸酯催化剂/278 15.3.7硝基化合物的还原羰基化催化剂/278 15.4费-托合成催化剂/279 15.4.1费-托合成催化剂类型/279 15.4.2费-托合成催化剂的制备/280 15.5碳一化工中的催化新工艺/281 15.5.1天然气的直接转化/281 15.5.2天然气间接转化利用/283 15.5.3膜技术在碳一化工中的应用/286 15.5.4CO2的利用/287 思考题/288 第16章环境保护和绿色化工催化剂/289 16.1空气污染治理的催化净化/290 16.1.1动态污染源的净化处理和三效催化剂/290 16.1.2静态污染源的催化处理/292 16.2工业废液的催化净化/294 16.3大气层保护与催化/295 16.3.1保护臭氧层的催化/295 16.3.2温室效应气体催化减排/296 16.4绿色化学催化/297 16.4.1零排放与绿色化学/297 16.4.2原子经济、E因子与绿色化工生产/299 16.4.3绿色催化的案例分析/300 16.5光催化/302 16.5.1光催化原理/302 16.5.2环境光催化/303 16.5.3光催化环保功能材料/303 思考题/303 参考文献/304