活性炭的应用技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

好的，这是一本关于先进材料与绿色催化技术的专业著作的简介。 --- 专著简介：先进材料与绿色催化技术——面向可持续发展的创新路径 著者： 张宏伟 教授，李明 博士 出版信息： 能源与环境工程出版社，2024年第一版 ISBN： 978-7-80219-XXXX-X 定价： 188.00 元 字数： 约 550 千字 核心主题概述 本书系统梳理了当前环境科学、化学工程与新材料领域交叉融合的前沿研究方向，聚焦于高效、低能耗、环境友好的催化体系构建及其在能源转化与污染治理中的集成应用。本书旨在为从事新型催化剂设计、反应器工程优化以及可持续化学工艺开发的科研人员、工程师和高年级学生提供一份深入且实用的参考指南。 全书以“功能导向”为核心理念，从微观尺度（原子与电子结构）的调控，到宏观尺度（反应器性能与工业放大）的实现，构建了一个完整的研究框架。我们强调理论指导下的材料理性设计，摒弃传统的经验试错法，转向基于第一性原理计算和先进表征手段的精确预测与验证。 章节结构与内容精要 本书共分为八章，内容深度和广度兼顾，力求覆盖该领域的主要技术热点与挑战： 第一章：可持续催化体系的理论基础与前沿挑战（约 80 页） 本章首先回顾了催化科学自基础理论建立以来的发展脉络，重点阐述了当前绿色催化面临的核心科学问题，如活性位点失活的机理、跨尺度传质传热的限制以及催化剂本征性能与反应器工程的耦合效应。详细介绍了密度泛函理论（DFT）在活性位点构型预测中的应用，以及原位/非原位光谱学技术在捕获瞬态活性物种中的前沿进展。本章特别引入了“熵驱动催化”和“光热协同催化”等新兴概念，为后续章节的材料设计提供了理论支撑。 第二章：新型纳米金属催化剂的精准构筑（约 95 页） 纳米结构是影响催化性能的关键因素。本章深入探讨了单原子催化剂（SACs）的制备策略，包括原子源的选择、载体的调控以及热处理过程中的原子迁移规律。详细对比了合金化、核壳结构（Core-Shell）以及梯度结构催化剂的设计思路。通过大量实例，阐述了如何通过精确调控晶面暴露和配位环境，实现对反应选择性的极限控制。重点讨论了贵金属负载型催化剂的低载量化与高稳定性实现路径。 第三章：宽禁带半导体光催化剂的设计与优化（约 110 页） 光催化是实现太阳能驱动化学转化的重要手段。本章聚焦于高效率可见光响应光催化剂的开发。内容涵盖了二维材料（如石墨相氮化碳g-C3N4）的缺陷工程、表面敏化策略以及构建高效异质结（Z型、I型）以增强电荷分离效率的最新进展。详细介绍了光催化水分解制氢、二氧化碳还原制燃料以及环境污染物（如内分泌干扰物）的光催化矿化降解案例，强调了光生载流子的寿命及其迁移路径的表征技术。 第四章：高熵氧化物与复杂过渡金属氧化物的催化活性研究（约 90 页） 复杂氧化物因其结构多样性和多重氧化态的共存，在氧化反应中展现出独特优势。本章着重分析了高熵氧化物（HEOs）中“迟滞熵效应”和“应变效应”如何协同提高催化剂的热稳定性和活性。深入探讨了尖晶石结构、钙钛矿结构氧化物在选择性氧化、脱硝（SCR）反应中的作用机理。本章强调了通过固相反应法与溶胶-凝胶法对晶格缺陷进行理性调控的技术要点。 第五章：多相催化反应器的工程放大与过程强化（约 70 页） 从实验室到工业应用的关键在于反应器设计。本章聚焦于过程强化技术在催化反应中的应用。详细分析了微通道反应器、固定床反应器以及流化床反应器在传质与传热限制方面的差异。重点阐述了如何利用微反应器技术进行高危/高放热反应的精确温控，以及如何通过先进的数值模拟（CFD）来优化催化剂的装填密度和流场分布，以克服反应器尺度的不匹配问题。 第六章：环境治理中的新型催化氧化技术（约 60 页） 本章关注水体和大气污染的催化解决方案。内容涉及低温催化燃烧去除挥发性有机物（VOCs）中对贵金属依赖较低的新型催化体系，如过渡金属基氮化物。在水处理方面，深入分析了过氧单硫酸盐（PMS）活化催化剂（如钴基、锰基材料）在AOPs（高级氧化工艺）中的性能优化，特别是针对难降解有机物的去除效率和抗干扰能力。 第七章：电化学催化在能源转化中的应用（约 50 页） 电催化作为未来清洁能源转化的重要方向，是本章的重点。主要讨论了析氢反应（HER）和析氧反应（OER）中非贵金属催化剂的设计策略，特别是基于磷化物、硫化物和氮化物的电催化剂。此外，还探讨了电催化CO2还原制备高价值化学品（如甲醇、乙醇）的界面设计，强调了电解液与电极材料的协同作用。 第八章：催化剂的稳定性和失活机理分析（约 45 页） 一个成功的工业催化剂必须具备长效稳定性。本章系统总结了催化剂失活的主要形式，包括烧结、积碳、中毒（如硫中毒、氯中毒）和结构重构。提供了一系列用于失活催化剂诊断的先进表征技术组合（如原位XPS、TEM、高分辨EDS Mapping），并提出了预防性设计和催化剂再生技术的工程化思路。 --- 读者对象与特色 本书的特色在于其跨学科的融合性和面向工程实践的指导性。它不仅是理解催化科学基础理论的优秀教材，更是对以下专业人士极具价值的参考工具书： 1. 化学工程、材料科学、环境工程领域的研究生及博士后研究人员。 2. 致力于新型功能材料开发、催化工艺优化的工业界工程师。 3. 高校中从事能源催化、环境催化相关课程的教师。 本书的语言力求严谨而流畅，图表丰富，引用了近年来国际顶级期刊的最新成果，确保了内容的前沿性和权威性。它将引导读者从分子层面理解催化行为，最终实现高效、绿色的工业应用。