甲烷催化燃烧及反应动力学

甲烷是天然气、页岩气和煤层气中的主要可燃成分，通过燃烧释放能量是甲烷实现化学能向热能转变的重要方式。催化燃烧的方式不仅具有反应温度低、转化效率高、污染物排放少等优点，还可以拓宽甲烷的燃烧浓度下限，实现低浓度甲烷的能源化利用。本书从甲烷催化燃烧的反应活性与稳定性、甲烷在催化剂表界面的活化与断键，催化剂结构与甲烷反应的构效关系，以及燃烧反应动力学及甲烷催化燃烧分区和动力学几个方面进行论述，探讨甲烷在催化剂上的反应活性以及催化剂的热力学稳定性；分析甲烷和氧气在催化剂表界面的活化过程、解离过程以及催化断键性能；讨论核壳结构催化剂的合成以及与甲烷反应性能的构效关系；研究甲烷催化反应的动力学分区，并介绍应用动力学方法区分催化剂表面位点的方法。本书适合环境工程、能源动力等专业的本科生、研究生，以及从事相关研究、设计、生产的科研人员参考。

第1章 绪论
1.1 甲烷催化燃烧及反应动力学研究概述
1.2 甲烷催化燃烧及反应动力学特性的研究现状
1.2.1 甲烷催化燃烧催化剂的研究现状
1.2.2 甲烷催化燃烧机理的研究现状
1.2.3 甲烷催化燃烧反应动力学的研究现状
1.3 甲烷催化燃烧及反应动力学特性研究的需求与挑战
第2章 甲烷催化燃烧的反应活性及稳定性
2.1 铂钯及其合金催化剂活性金属颗粒的物理化学特性
2.1.1 催化剂的物相组成
2.1.2 金属含量和颗粒分散度
2.1.3 活性表面原子的价态
2.2 甲烷催化燃烧的反应活性
2.3 催化剂的热力学稳定性
2.3.1 催化剂活性相热力学稳定性的计算
2.3.2 催化剂活性相的热力学稳定性分析
2.4 本章小结
第3章 甲烷在催化剂表界面的活化及断键
3.1 甲烷和氧气在Pt、Pd及其合金催化剂表面的活化过程
3.1.1 氧气在Pt、Pd金属表面的吸附解离过程
3.1.2 催化剂不同氧化状态下甲烷的活化解离
3.2 甲烷在Pt、Pd及其合金催化剂表面催化燃烧的反应机理
3.2.1 不同氧分压下甲烷催化燃烧反应断键与动力学相关性
3.2.2 反应产物对甲烷催化燃烧的作用机制
3.2.3 实验结果与量子化学模拟结果对比
3.3 本章小结
第4章 催化剂结构与甲烷反应性能的构效关系
4.1 核壳结构Pd-Pt催化剂的合成方法及其相分离过程
4.1.1 核壳结构Pd-Pt催化剂的合成方法
4.1.2 核壳结构Pd-Pt催化剂晶粒模型及其高催化活性
4.2 氧化态Pd-Pt催化剂表面的红外光谱与氧化趋势
4.2.1 CO在单金属Pd和Pt催化剂氧化态表面的吸附规律
4.2.2 CO在双金属催化剂氧化态表面的吸附规律
4.3 还原态Pd-Pt催化剂表面的红外光谱与活性位点区分
4.3.1 CO在Pd-Pt催化剂还原态表面的吸附规律
4.3.2 催化剂表面位点的计算方法及其活性评价
4.4 本章小结
第5章 甲烷催化燃烧反应分区及动力学
5.1 甲烷在Pt催化剂上的催化反应分区
5.1.1 甲烷在单金属Pt催化剂上的反应特性
5.1.2 甲烷在Pt催化剂氧全覆盖区间C(Pt)上的催化反应
5.1.3 甲烷在Pt催化剂氧部分覆盖区间B(Pt)上的催化反应
5.1.4 甲烷在Pt催化剂金属位点区间A(Pt)上的催化反应
5.2 甲烷在Pd-Pt核壳结构催化剂上的反应特性
5.3 应用动力学方法区分Pd-Pt催化剂的表面位点
5.4 催化剂晶粒模型
5.4.1 单质Pt晶粒模型
5.4.2 Pd-Pt合金晶粒模型
5.5 Pd-Pt催化剂各表面位点的真实反应活性及其动力学特性
5.6 本章小结
参考文献
附录Ⅰ 全书主要符号意义