环境催化——原理及应用(第2版)

本书从环境与催化的关系出发，以环境催化的主要研究对象为体系，力求系统、全面地论述环境催化的特点、研究方法、催化原理及其在环境污染控制方面的重要应用成果和近期新研究进展，最后还介绍了自然界自发存在的环境催化的概念和相应的研究前沿。本书具有较强的理论性、系统性和新颖性，特别适合高等院校相关专业教学使用。对于从事催化化学、环境科学与工程的研究人员以及从事环境污染控制技术研究开发的专业技术人员则是极具学术价值和应用价值的参考工具书。

第二版前言
第一版前言
第1章 催化与环境 1
1.1 催化和环境的关系 1
1.2 环境催化的定义、研究对象和任务 2
1.2.1 环境催化的定义 2
1.2.2 环境催化的研究对象和任务 3
思考题 5
参考文献 5
第2章 环境催化的基础及其研究方法 6
2.1 概述 6
2.2 催化作用和环境催化 6
2.2.1 催化和环境催化的基本概念 6
2.2.2 催化剂的组成 13
2.2.3 催化剂常用制备方法 16
2.3 催化剂的表征和研究方法 20
2.3.1 基于吸附理论的催化剂表征方法 20
2.3.2 基于光谱和能谱的催化剂常用表征方法 28
2.3.3 基于理论计算研究环境催化过程 49
2.3.4 催化剂的活性评价和催化反应器 56
2.4 环境催化的特殊性及其研究方法 60
2.4.1 环境催化的特殊性 60
2.4.2 满足环境催化特殊性的研究方法 62
2.5 结语 74
思考题 74
参考文献 75
第3章 固定源燃烧排放的催化净化 81
3.1 概述 81
3.2 烟气选择性催化还原脱硝原理和技术 83
3.2.1 SCR的工作原理 85
3.2.2 SCR催化剂 87
3.2.3 SCR催化反应机理 98
3.2.4 SCR反应的动力学 101
3.2.5 SCR系统及应用 102
3.2.6 催化剂的中毒机制 113
3.2.7 烟气脱硝SCR技术在国内外的应用和实例 118
3.3 烟气脱硫 129
3.3.1 石灰石-石膏湿法脱硫技术 130
3.3.2 二氧化硫的催化氧化 134
3.3.3 二氧化硫的催化还原 140
3.4 多污染物协同控制技术 148
3.4.1 催化氧化二氧化硫协同还原氮氧化物 148
3.4.2 同时催化氧化二氧化硫和氮氧化物 153
3.4.3 同时催化还原氮氧化物和二氧化硫 154
3.4.4 活性炭法多污染物协同控制技术 156
3.5 结语 159
思考题 160
参考文献 161
第4章 移动源燃烧排放的多相催化净化 168
4.1 概述 168
4.2 汽油车尾气催化净化 172
4.2.1 汽油车尾气排放特点 172
4.2.2 汽油车排放污染物催化净化反应原理 176
4.2.3 催化转化器 177
4.2.4 汽油车排放污染控制三效催化剂的研究现状和发展 181
4.2.5 汽油机颗粒物捕集器和催化汽油机颗粒物捕集器 198
4.2.6 汽车冷启动污染排放控制技术 200
4.2.7 新的超低排放催化净化技术和三效催化技术发展趋势 203
4.3 柴油机和稀燃汽油机尾气催化净化 204
4.3.1 柴油机和稀燃汽油机尾气后处理的必要性 204
4.3.2 催化分解氮氧化物 205
4.3.3 氮氧化物储存-还原 208
4.3.4 选择性催化还原氮氧化物技术 226
4.3.5 氧化催化剂和柴油机颗粒物削减技术 260
4.3.6 柴油机后处理系统组合净化技术 266
4.4 清洁燃料车尾气催化净化 268
4.4.1 CNG汽车尾气净化方法 269
4.4.2 含氧燃料汽车尾气净化方法 288
4.5 结语 290
思考题 291
参考文献 291
第5章 挥发性有机化合物的催化燃烧和氯氟烃的催化转化 322
5.1 挥发性有机化合物的催化燃烧 322
5.1.1 概述 322
5.1.2 VOCs催化燃烧催化剂 324
5.1.3 VOCs催化燃烧工艺技术现状和发展 336
5.1.4 VOCs排放控制技术未来发展趋势 341
5.2 氯氟烃的催化转化 342
5.2.1 氯氟烃的来源、危害和消除对策 342
5.2.2 氯氟烃的热催化分解 344
5.2.3 氯氟烃的光催化分解 348
5.2.4 氯氟烃的催化氢化脱氯无害化 349
5.3 结语 354
思考题 355
参考文献 355
第6章 室内空气催化净化 363
6.1 概述 363
6.2 室内空气光催化净化 364
6.2.1 光催化原理 364
6.2.2 光催化剂 368
6.2.3 光催化反应器结构 372
6.2.4 光催化活性的影响因素 375
6.2.5 光催化净化室内污染物 377
6.2.6 光催化室内空气净化技术的未来 385
6.3 室内空气常温催化净化 387
6.3.1 常温催化净化室内一氧化碳 387
6.3.2 常温催化净化室内甲醛和VOCs400
6.3.3 低温等离子体协同催化净化室内挥发性有机化合物 419
6.3.4 常温气固相电催化氧化苯系物 428
6.3.5 常温催化净化室内臭氧 430
6.3.6 常温催化净化室内微生物 443
6.4 结语 449
思考题 450
参考文献 450
第7章 水处理过程中的多相催化 469
7.1 概述 469
7.2 光催化水处理技术 469
7.2.1 多相光催化技术在水处理方面的应用 470
7.2.2 多相光催化与生物氧化工艺组合处理有机物废水 473
7.2.3 多相光催化消除水中病原微生物的研究 476
7.2.4 TiO2光催化剂的固定化 483
7.2.5 多相光催化技术的未来发展方向 487
7.3 绿色催化新工艺——芬顿技术的发展及应用 489
7.3.1 均相芬顿反应的发展 489
7.3.2 多相芬顿催化氧化技术的发展 496
7.4 臭氧催化氧化水处理技术 515
7.4.1 臭氧在水处理中的应用 515
7.4.2 多相催化臭氧化催化剂的研究进展 517
7.4.3 多相催化臭氧化机理 522
7.4.4 结论与展望 525
7.5 湿式催化氧化技术 526
7.5.1 概述 526
7.5.2 催化湿式氧化工艺原理 527
7.5.3 催化剂的研究现状 527
7.5.4 在实际工业废水处理中的应用 529
7.5.5 结论与展望 533
7.6 双金属催化剂催化去除水中硝酸盐 533
7.6.1 双金属催化还原硝酸根的原理 534
7.6.2 反应动力学及反应机制 535
7.6.3 双金属催化还原硝酸根的影响因素 536
7.6.4 双金属催化还原技术的应用展望 546
7.7 结语 547
思考题 547
参考文献 548
第8章 温室效应和臭氧层消耗物质的催化转化 569
8.1 甲烷二氧化碳催化重整 569
8.1.1 甲烷二氧化碳重整反应的热力学 569
8.1.2 催化剂体系 571
8.1.3 甲烷二氧化碳重整反应的动力学 573
8.1.4 反应机理 576
8.1.5 催化剂的失活和对策 578
8.1.6 甲烷和二氧化碳的活化 584
8.2 天然气燃烧催化剂研究现状和进展 586
8.2.1 概述 586
8.2.2 贵金属催化剂 588
8.2.3 非贵金属催化剂 595
8.2.4 天然气催化燃烧工业应用技术研究现状和发展趋势 606
8.3 氧化亚氮的催化消除 619
8.3.1 氧化亚氮的来源、危害和对策 619
8.3.2 氧化亚氮直接催化分解反应及反应机理 621
8.3.3 氧化亚氮的催化分解催化剂 623
8.3.4 氧化亚氮的催化分解工业应用展望 642
8.4 二氧化碳催化转化 643
8.4.1 概述 643
8.4.2 CO2加氢转化 643
8.4.3 CO2光催化转化 648
8.5 结语 656
思考题 657
参考文献 657
第9章 自然环境条件下的催化过程 691
9.1 概述 691
9.1.1 大气层中的环境催化过程 691
9.1.2 非均相大气化学 693
9.1.3 大气颗粒物 697
9.2 大气层中的非均相光催化 698
9.2.1 土壤表面的非均相光催化 698
9.2.2 大气颗粒物表面的非均相光催化 702
9.3 大气层中的热催化 711
9.3.1 大气颗粒物表面与臭氧耗损相关的催化反应 712
9.3.2 氮氧化物在大气颗粒物表面的非均相反应 719
9.3.3 硫化物在大气颗粒物表面的非均相反应 727
9.3.4 常见有机化合物在大气颗粒物表面的非均相反应 744
9.4 环境催化城市及大气低浓度气态污染物催化净化 754
9.4.1 光催化净化NOx 756
9.4.2 光催化净化VOCs 761
9.4.3 光催化净化NH3 763
9.5 结语 764
思考题 765
参考文献 765