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出版时间:2004-01-01

价格:370.0

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isbn号码:9780072424584

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• 第五版
• Paula Yurkanis Bruice
• 有机反应
• 结构与功能
• 化学基础

化工过程中的催化剂：革新与优化 本书深入探讨了现代化学工业中至关重要的一个领域：催化剂。从基础理论到前沿应用，我们旨在为读者勾勒出一幅全面而深入的催化剂科学全景图，特别关注其在化工过程中的革新与优化作用。 第一章：催化剂基础理论与机理 本章将首先介绍催化剂的核心概念，包括催化剂的定义、分类（均相催化、多相催化、生物催化等）及其与反应速率、平衡之间的关系。我们将详细阐述催化反应的机理，重点解析催化剂表面吸附、活化、脱附等关键步骤，并介绍表征催化剂性质的常用技术，如X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积测定（BET）、X射线光电子能谱（XPS）等。通过对这些基础知识的深入理解，读者将能够掌握催化剂工作的基本原理。 第二章：多相催化剂的设计与制备 多相催化剂因其易于分离和回收的特点，在工业上得到了广泛应用。本章将聚焦于多相催化剂的设计与制备策略。我们将从活性组分的选择、载体的作用与选择、助剂的引入等方面，深入剖析如何优化催化剂的性能。读者将了解到不同制备方法，如浸渍法、沉淀法、溶胶-凝胶法、原子层沉积（ALD）等，及其对催化剂结构、形貌、分散度和活性的影响。此外，本章还将讨论如何通过调控催化剂的孔道结构、比表面积以及金属-载体相互作用，来提升催化活性、选择性和稳定性。 第三章：均相催化剂的优势与应用 与多相催化剂不同，均相催化剂的催化活性组分与反应物处于同一相。本章将探讨均相催化剂的独特优势，如高活性、高选择性以及对反应机理的精确调控能力。我们将详细介绍各类均相催化剂，包括金属有机配合物催化剂、酸碱催化剂以及有机小分子催化剂。重点将放在其在有机合成、聚合反应以及精细化学品生产中的应用实例，例如烯烃聚合中的Ziegler-Natta催化剂、不对称合成中的手性金属配合物催化剂等。同时，本章也将讨论均相催化剂在分离和回收方面面临的挑战，以及相关的解决方案。 第四章：生物催化：酶的强大力量 生物催化利用酶作为催化剂，在温和的反应条件下实现高效、高选择性的化学转化，是绿色化学的重要发展方向。本章将深入介绍生物催化剂——酶的结构、功能和特性。我们将探讨酶的催化机理，包括活性中心的形成、底物识别与结合、催化循环等。读者将了解到如何通过蛋白质工程、定向进化等手段来改造酶的活性、稳定性和底物谱，以适应特定的工业需求。本章还将重点介绍酶催化在制药、食品、生物燃料和生物材料等领域的应用，例如脂肪酶在酯化反应中的应用、氧化还原酶在氧化还原反应中的应用等。 第五章：催化剂的失活与再生 催化剂在使用过程中不可避免地会发生失活，严重影响化工过程的经济性和可持续性。本章将系统分析催化剂失活的主要原因，包括积碳、烧结、中毒、磨损以及活性组分流失等。我们将深入研究不同失活机理的特点，并介绍相应的表征手段。在此基础上，本章将重点讨论催化剂的再生技术，如烧除法、化学淋洗法、还原法等，旨在恢复催化剂的活性。同时，本章也将强调预防催化剂失活的策略，例如优化反应条件、使用预处理技术以及改进催化剂的稳定性。 第六章：化工过程的催化优化 本章将聚焦于如何利用催化剂技术来优化现有的化工过程，并开发新的、更高效的工艺。我们将以具体的工业案例为出发点，例如氨的合成、石油炼制、乙烯氧化制环氧乙烷等，深入分析催化剂在这些过程中的关键作用。读者将了解到如何通过选择或设计更优的催化剂，来提高反应收率、降低能耗、减少副产物生成以及延长催化剂寿命。此外，本章还将讨论反应器设计与催化剂性能的协同优化，例如固定床反应器、流化床反应器以及微反应器等，如何与催化剂的特性相匹配，实现过程的最优化。 第七章：绿色化学与可持续催化 随着全球对环境保护和可持续发展的日益关注，绿色化学已经成为化学工业发展的主流。本章将深入探讨催化剂在实现绿色化学目标中的关键作用。我们将重点介绍开发环境友好的催化剂，例如使用可再生资源作为原料、减少有毒有害物质的使用、开发低能耗的催化过程等。读者将了解到如何利用生物催化、光催化、电催化等技术，来设计更清洁、更高效的化学转化过程。本章还将讨论催化剂的生命周期评估，以及如何从源头减少催化剂对环境的影响。 第八章：催化剂在能源领域的应用 能源是现代社会发展的基石，而催化剂在能源的生产、转化和储存中扮演着不可或缺的角色。本章将重点关注催化剂在能源领域的应用。我们将探讨催化剂在化石燃料转化（如石油裂化、重整）、煤化工、生物质转化以及氢能生产（如水分解制氢、甲烷重整制氢）中的重要性。此外，本章还将深入研究催化剂在燃料电池技术中的应用，例如氧还原反应（ORR）和析氢反应（HER）的催化剂。读者将了解到如何设计和开发高性能的催化剂，以提高能源利用效率，减少环境污染。 第九章：精细化学品合成中的催化技术 精细化学品在医药、农药、材料、电子等领域有着广泛的应用，其生产过程往往需要高选择性和高效率的催化技术。本章将聚焦于催化剂在精细化学品合成中的应用。我们将详细介绍不对称催化、区域选择性催化、官能团选择性催化等关键技术，并结合具体的精细化学品合成案例进行阐述，例如手性药物的合成、液晶材料的制备、高性能聚合物的合成等。读者将了解到如何利用先进的催化剂设计和合成策略，来实现复杂有机分子的精确构建。 第十章：未来催化剂的发展趋势与挑战 本章将展望催化剂科学的未来发展方向，并探讨当前面临的挑战。我们将讨论计算催化、人工智能在催化剂设计与发现中的应用，以及开发新型催化材料，如纳米催化剂、二维材料催化剂、金属有机框架（MOFs）催化剂等。同时，本章还将探讨如何实现催化剂的规模化生产、提高催化剂的长期稳定性和经济性，以及应对日益严格的环境法规和可持续发展要求。我们将鼓励读者积极思考，为催化剂科学的未来发展贡献力量。 本书旨在为化学、化工、材料科学以及相关领域的学生、研究人员和工程师提供一个全面而深入的催化剂科学导论。通过对催化剂基础理论、设计制备、应用与优化以及未来趋势的系统性阐述，我们希望能够激发读者对催化剂科学的兴趣，并为推动化工过程的革新与可持续发展贡献力量。

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这本书的封面设计简直是一场视觉的盛宴，色彩搭配既专业又不失活力。初次翻开时，我立刻被它清晰的排版和图文并茂的讲解方式所吸引。对于像我这样，在学习基础化学原理时容易感到枯燥的人来说，这本书提供了一种全新的阅读体验。作者显然在如何呈现复杂的分子结构上花了大心思，那些精美的三维模型和清晰的反应机理图示，让抽象的概念变得触手可及。我特别喜欢它在讲解立体化学部分时所采用的视角转换技巧，简直是化解了我多年来的一个学习死角。每一次翻阅，都能从中发现一些之前忽略的细节，比如一些历史背景的小插曲，这些内容虽然不是核心知识点，却极大地增强了阅读的趣味性。阅读过程中，我感觉自己不是在啃一本厚重的教科书，而是在和一位经验丰富、耐心十足的导师进行深度对话。这本书的结构逻辑性极强，从基础的碳骨架构建到复杂的官能团反应，过渡得行云流水，完全没有生硬的跳跃感。可以说，仅仅是它的装帧和初步呈现方式，就已经为后续的学习打下了坚实的积极基调。

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这本书的语言风格非常独特，它成功地在学术的严谨性与教学的亲和力之间找到了一个完美的平衡点。它不像某些老旧的教材那样，充斥着晦涩难懂的术语和拗口的从句，而是采用了大量类比和形象化的描述来辅助理解。作者似乎深知我们这些学习者的大脑是如何运作的，总能在关键的概念转折点提供一个恰到好处的比喻，让原本坚硬的知识点瞬间变得柔软而易于吸收。例如，它将“共振结构”的形成过程比喻为乐队中不同乐器手之间的协作，突出了电子离域的动态平衡感，这个比喻我至今记忆犹新。此外，书中对历史发展脉络的梳理也非常到位，它没有孤立地介绍反应，而是将反应的发现和发展置于当时化学研究的大背景下，让我们了解到每一个重大学说的诞生背后所经历的思维挣扎与突破。这种叙事性的写作手法，极大地激发了我对化学史的兴趣，让我对那些“老前辈”的智慧充满了敬意。

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作为一名对实验操作抱有浓厚兴趣的学习者，这本书在实验操作和安全规范方面的详尽程度，是其他同类书籍无法比拟的。它没有把实验部分仅仅当作附录来处理，而是将其有机地融入到理论讲解之中。比如，当介绍到特定反应类型时，作者会紧跟着提供一个“实验室实践提示”的小板块，详细说明了该反应体系中溶剂的选择性、温度控制的关键点，甚至是后处理过程中可能遇到的常见问题及解决方案。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的教学闭环设计，使得我在准备自己的第一次独立实验时，心中充满了信心。尤其是对于那些对高风险试剂处理不熟悉的初学者，书里关于通风橱使用、惰性气体保护等细节的描述，简直就是一份保命指南。我记得有一次我在模拟一个复杂的酯化反应，书中提到过一个关于酸性催化剂用量与副产物生成率之间微妙平衡的叙述，正是这个细节，让我成功避免了一次潜在的反应失败。这份对真实世界实验环境的尊重与细致，是任何纯理论书籍所不具备的。

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我必须承认，这本书的辅助资源系统是其价值的另一个重要组成部分。它所提供的在线配套资源，远超出了传统教科书的范畴。那些交互式的分子模型查看器，让我可以随心所欲地旋转、放大、观察任何我感兴趣的化合物结构，这对于理解分子轨道和空间位阻效应至关重要。更棒的是，它还提供了针对每个章节的自测模块，这些测试的难度和侧重点与书本习题有所区别，提供了另一种形式的自我检验。我尤其欣赏它在内容更新上的速度和决心，尽管这已经是第五版，但其中关于绿色化学原则和可持续合成路径的讨论，明显体现了对当前化学界面临的伦理和环境挑战的回应。这本书不仅仅是在传授已有的知识，更是在培养我们作为未来化学家的责任感和前瞻性思维。它提供的不仅仅是一个学科知识库，更是一套面向未来挑战的思维工具箱，物超所值，强烈推荐给所有想要真正掌握有机化学精髓的读者。

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这本书的深度和广度简直令人惊叹，我个人认为它在涵盖有机化学核心知识点的同时，还巧妙地融入了许多前沿的研究方向和实际应用案例。举个例子，在讨论现代合成方法论时，它不仅仅停留在传统的亲电取代或亲核加成上，而是深入剖析了过渡金属催化反应的最新进展，这一点对于希望未来从事药物化学或材料科学研究的学生来说，无疑是宝贵的财富。我花了一个下午仔细研读了关于不对称催化那几章，作者对于手性控制的解释非常到位，不仅给出了宏观的解释，还深入到量子力学层面的微观描述，这种层层递进的讲解方式，极大地提升了我对反应选择性的理解层次。更值得称赞的是，书后提供的习题设计得极为精妙，它们不是简单的知识点复述，而是需要综合运用多个章节知识才能解决的“小挑战”，这迫使我必须主动构建知识网络，而不是被动接受信息。读完这套习题集，我感觉自己的问题解决能力得到了实质性的飞跃，那种攻克难题后的成就感，是其他教材难以给予的。

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