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1．1 催化剂和催化过程在国民经济中的地位1

1．1．1 催化剂和催化过程发展简介1

第一章 绪论1

1．1．2 催化剂和催化过程在化工生产中的效果2

1．2 催化剂与反应平衡和反应速度3

1．2．1 催化剂与反应平衡3

1．2．2 催化剂与反应速度4

1．3 催化剂和催化过程的分类8

1．3．1 催化过程的分类8

1．3．2 催化剂的分类9

1．4．1 催化剂在工业上的应用与要求10

1．4 回体催化剂及其应用10

1．4．2 催化剂的组成11

1．4．3 催化剂的活化13

1．4．4 催化剂的失活14

1．4．5 催化剂的表征15

1．4．6 工业催化过程15

1．5 均相催化剂及其应用16

第二章 多相催化反应过程18

2．1 催化剂的吸附作用18

2．1．1 物理吸附与化学吸附18

2．1．2 吸附势能曲线19

2．1．3 吸附热21

2．1．4 吸附态24

2．2 催化剂表面结构与吸附和催化性能25

2．2．1 近真表面25

2．2．2 低密勒指数的表面26

2．2．3 高密勒指数的表面26

2．2．4 晶体缺陷28

2．3 吸附速度与吸附平衡30

2．3．1 朗格缪尔吸附速度式与平衡式30

2．3．2 耶洛维奇(Elovich)吸附速度式和焦姆金吸附平衡式33

2．3．3 管孝男速度式和弗兰德里希平衡式34

2．3．4 BET吸附等温式35

2．4 表面动力学36

2．4．1 L-H模型与L-R模型37

2．4．2 焦姆金模型41

2．4．3 两步动力学模型46

2．4．4 表面过程机理的推测47

2．5 多相催化中的传质49

2．5．1 扩散的类型49

2．5．2 反应控制区51

2．5．3 外扩散52

2．5．4 内扩散55

3．1．1 固体的酸性及其测量59

3．1 固体酸催化剂与催化过程59

第三章 各类工业催化剂和催化过程59

3．1．2 Al2O3、SiO2-Al2O3、金属盐类的酸性来源与酸性调节61

3．1．3 酸性与催化作用64

3．1．4 分子筛的结构、酸性与择形性65

3．1．5 催化裂化过程及硅铝胶和稀土-Y型分子筛催化剂70

3．1．6 分子筛在其它化工过程中的应用举例71

3．2 金属催化剂与催化过程72

3．2．1 过渡金属的能带72

3．2．2 化学吸附与催化性能73

3．2．3 火山型曲线76

3．2．4 合金催化剂及反应的结构敏感性78

3．2．5 金属-载体间的相互作用80

3．2．6 N2和H2合成氨用Fe催化剂82

3．2．7 乙烯氧化制环氧乙烷用Ag催化剂84

3．2．8 Pt重整催化过程与双功能催化剂86

3．2．9 典型的工业用金属催化剂89

3．3 金属氧化物催化剂与催化过程90

3．3．1 金属氧化物的半导性与催化性能90

3．3．2 d电子构型、金属一氧键、酸碱性与金属氧化物的催化性能95

3．3．3 氧化反应的分类100

3．3．4 SO2氧化制SO3用V2O5催化剂102

3．3．5 CO水蒸气变换用Fe3O4系催化剂103

3．3．6 制取邻苯二甲酸酐用V2O5系催化剂104

3．3．7 丙烯氧化与氨氧化用M0O3系催化剂106

3．3．8 金属氧化物催化剂的特性107

3．4 金属硫化物催化剂与催化过程109

3．4．1 金属硫化物催化性能109

3．4．2 重油加氢精制用Co(Ni)-Mo(W)/γ-Al2O3催化剂118

3．4．3 CO-水蒸气变换耐硫催化剂及催化过程123

3．5 金属络合物催化剂与催化过程128

3．5．1 均相络合催化剂、络合中心配体及其?合128

3．5．2 反应物的活化与助剂的调变作用131

3．5．3 基元过程与催化循环132

3．5．4 乙烯氧化制乙醛用PdCl2/CuCl2催化剂134

3．5．5 烯烃的羰化反应及Co(Rh)络合物催化剂136

3．5．6 其它均相络合催化反应137

3．5．7 金属络合物催化剂的固载化和金属簇催化剂140

3．5．8 均相催化与多相催化比较142

3．5．9 酶催化143

第四章 固体催化剂制备144

4．1 催化剂的制备步骤144

4．2 原料的选择与配料144

4．2．1 原料144

4．2．2 配料146

4．3．1 胶凝147

4．3 母体的制备147

4．3．2 沉淀150

4．3．3 老化、过滤与洗涤151

4．3．4 浸渍152

4．3．5 混碾、喷涂、离子交换153

4．3．6 熔融、沥滤156

4．4 干燥、煅烧和活化156

4．4．1 干燥156

4．4．2 煅烧157

4．4．3 活化159

4．5 催化剂的成型161

5．1．1 设计与开发框图163

5．1．2 设计的主要内容163

第五章 工业催化剂的设计和开发163

5．1 催化剂设计和开发的过程与步骤163

5．2 反应历程的假设与热力学分析165

5．2．1 反应历程的假设165

5．2．2 热力学分析166

5．3 催化剂的组分筛选167

5．3．1 活性组分的选择167

5．3．2 助剂的选择168

5．3．3 载体的选择170

5．4．1 催化剂的制备171

5．4 实验室筛选171

5．4．2 反应器的选择172

5．4．3 活性评价172

5．4．4 数据与结果174

5．5 中试放大175

5．6 催化剂设计举例——汽车尾气净化催化剂175

第六章 催化剂的失活、再生与安全使用179

6．1 催化剂的失活179

6．1．1 相组成的变化179

6．1．2 烧结183

6．1．3 流失185

6．1．4 中毒187

6．1．5 积碳190

6．2 催化剂的寿命202

6．2．1 以时间为坐标的寿命曲线202

6．2．2 以床层高度为坐标的寿命曲线204

6．2．3 寿命预测206

6．3 催化剂的再生208

6．3．1 再生方法208

6．3．2 再生条件210

6．4 催化剂的安全使用212

7．1．1 催化剂的宏观结构与性能214

7．1 表征的内容与方法214

第七章 催化剂的表征214

7．1．2 催化剂的微观结构和性能216

7．2 组成与结构220

7．2．1 本体组成220

7．2．2 物相结构221

7．3 比表面与孔结构225

7．3．1 总表面积225

7．3．2 孔体积与孔分布226

7．4．1 活性表面228

7．4 活性表面、分散度和晶粒度228

7．4．2 分散度与晶粒度231

7．5 表面组成与结构234

7．5．1 H2-O2滴定235

7．5．2 光电子能谱235

7．5．3 低能电子衍射(LEED)239

7．5．4 俄歇能谱241

7．6 酸碱性242

7．6．1 程序升温脱附242

7．6．2 红外光谱245

7．6．3 热分析248

7．7．1 程序升温还原(TPR)249

7．7 氧化还原性249

7．7．2 程序开温氧化(TPO)251

7．7．8 程序升温表面反应(TPSR)252

参考文献255

表1元素的电负性258

表2基的电负性259

表3根据光电子发射求得的功函数(V)259

表4金属离子的电负性260

表5电离势，kJ/克原子261

表6共价键半径，nm264

表7离子的大小，nm266

附录267

表8一些沸石的有效孔径267

表9氧化物的酸碱性268

表10相对酸度269

表11过渡金属氧化物的一些性质；氧“活动性”的计量单位270

表12氧的吸附的不同形式271

表13在还原条件下常见含有硫化物的元素272

表14电子结构与烯类和氧的吸附态273

表15可以采用的载体材料及熔点℃274

表17各种载体的比表面和比孔容积274

表16还原条件下它的氧化物相当稳定的元素275

表18载体的典型性质276