Fundamentals of Industrial Catalytic Processes pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Farrauto, Robert J./ Bartholomew, Calvin H.

出品人:

页数:996

译者:

出版时间:2005-10

价格:1019.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471457138

丛书系列:

图书标签:

工业催化
催化剂
化学工程
化工过程
反应工程
催化反应
石油化工
精细化工
过程强化
传质传热

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具体描述

Catalysis is central to the chemical industry, as it is directly or involved in the production of almost all useful chemical products. In this book the authors, present the definitive account of industrial catalytic processes. Throughout Fundamentals of Industrial Catalytic Processes the information is illustrated with many case studies and problems. This book is valuable to anyone wanting a clear account of industrial catalytic processes, but is particularly useful to industrial and academic chemists and engineers and graduate working on catalysis. This book also: Covers fundamentals of catalytic processes, including chemistry, catalyst preparation, properties and reaction engineering. Addresses heterogeneous catalytic processes employed by industry. Provides detailed data on existing catalysts and catalytic reactions, process design and chemical engineering. Covers catalysts used in fuel cells.

新书简介：催化剂：从基础到前沿应用书名：催化剂：从基础到前沿应用作者：艾伦·R·莫里斯，李明出版社：科学技术出版社页数：约 650 页定价： 188.00 元 --- 内容概要《催化剂：从基础到前沿应用》是一本旨在全面、深入探讨现代催化科学与工程的权威性专著。本书不仅系统梳理了催化反应的热力学基础、动力学原理和表面化学，更紧密结合当前工业界和学术界关注的热点，详尽阐述了新型催化材料的设计、合成、表征技术以及在绿色化学、能源转化和环境治理中的前沿应用。本书结构清晰，内容组织逻辑严谨，力求在保证理论深度的同时，兼顾工程实践的可操作性。它将成为化学工程、材料科学、应用化学及相关领域研究生、研究人员以及资深工程师不可或缺的参考书。 --- 详细章节介绍本书共分为六个主要部分，共计二十章，确保读者对催化领域形成一个从宏观到微观、从理论到实践的完整认知框架。第一部分：催化科学的基石（第 1-4 章）本部分奠定了理解催化现象所需的理论基础。第 1 章：催化的基本概念与历史回顾本章从宏观层面定义了催化作用的本质，区分了均相、多相和生物催化。重点回顾了催化科学从早期的经验积累到现代基于量子力学理解的演变历程，强调了“活化能降低”这一核心机制的物理化学意义。第 2 章：催化反应的热力学与平衡详细阐述了催化反应的吉布斯自由能变化、活化能与反应速率常数的关系（阿累尼乌斯方程的推导与应用）。深入探讨了异相催化中固体表面吸附热力学，包括Langmuir、Temkin等经典吸附模型的建立及其在预测反应转化率中的作用。第 3 章：催化动力学：速率与选择性本章是理解反应工程的关键。详细分析了表面反应的速率决定步骤，包括反应物在活性位点的扩散、吸附、表面反应和产物脱附。重点讲解了程控方程的建立与求解，以及如何通过动力学数据反演出活性中心的密度和反应机理。此外，对反应选择性的动力学控制进行了深入剖析。第 4 章：活性位点与表面化学本章将视角转向原子尺度。探讨了固体表面结构（晶面、缺陷、台阶）对催化活性的影响。引入了“结构敏感性”和“结构非敏感性”的概念，并通过理论计算的视角，展示了如何通过DFT（密度泛函理论）来预测反应中间体的稳定性及其在不同金属或氧化物表面的能量变化。第二部分：多相催化剂的制备与表征（第 5-8 章）本部分专注于构建高效、稳定的固体催化剂所依赖的工程技术。第 5 章：多相催化剂的载体与结构控制讨论了载体材料（如氧化铝、二氧化硅、分子筛）对催化剂整体性能的决定性作用，包括其比表面积、孔结构和热稳定性。详细介绍了介孔材料（如MCM-41, SBA-15）的合成与孔结构调控技术，及其对质量和电子转移的优化。第 6 章：活性组分的负载与分散技术重点讲解了如何将活性金属或金属氧化物均匀分散到载体上。内容涵盖浸渍法（干法与湿法）、共沉淀法、离子交换法等传统方法的优化。引入了原子层沉积（ALD）技术，用以实现单原子催化剂（SACs）的精确制备，并讨论了SACs在提高原子利用率方面的优势。第 7 章：催化剂的活化、失活与再生系统梳理了催化剂在实际操作中面临的稳定性挑战。深入分析了中毒（毒物吸附）、烧结（活性组分聚集）和积碳（焦化）这三大失活机制的物理化学根源。并针对性地介绍了热处理、氧化还原循环、溶剂萃取等催化剂再生技术的工程实施细节。第 8 章：先进催化剂的表征手段全面介绍用于解析催化剂微观结构的先进分析技术：高分辨透射电镜（HRTEM）用于观察纳米颗粒形貌，X射线光电子能谱（XPS）用于确定元素价态和表面化学环境，X射线吸收谱（XAS）用于探究局部几何结构，以及原位/非等温光谱技术（如DRIFTS, TPSR）用于实时监测反应过程中的表面物种变化。第三部分：特定催化体系的深入分析（第 9-12 章）本部分聚焦于工业上至关重要的几类催化反应体系。第 9 章：贵金属催化剂与加氢反应集中讨论了Pt, Pd, Rh等贵金属在烯烃加氢、芳烃选择性加氢中的应用。特别分析了“金属-载体相互作用（SMSI）”现象，及其对催化剂表面电子结构和催化性能的调控。第 10 章：氧化反应的催化：从乙烯到甲醇详述了关键的工业氧化过程，如乙烯氧化制环氧乙烷、丙烯氧化制丙烯腈（SOHIO工艺）。重点分析了复合金属氧化物（如钼铋系催化剂）的晶格氧机理与表面氧物种的迁移行为。第 11 章：酸催化与分子筛技术深入解析了固体酸催化剂（如沸石、杂多酸）的作用机理。详细介绍了ZSM-5、Beta分子筛的孔道结构、酸强度与酸位分布的调控。应用实例涵盖石油裂化中的烷基化和异构化反应。第 12 章：电催化与光催化基础本章过渡到能源转化领域。探讨了在电化学反应中（如析氢、析氧）电极材料的催化机制。并引入了光催化剂（如TiO2、量子点）的载流子分离、光吸收与表面活性位点耦合在污染物降解和水分解中的应用前景。第四部分：催化反应的工程放大与过程强化（第 13-15 章）本部分桥接了实验室发现与工业规模化生产之间的鸿沟。第 13 章：反应器设计与操作模式对比分析了固定床反应器、流化床反应器和浆态床反应器的优缺点及其适用范围。重点讨论了反应器内传热传质限制对催化性能的影响，并介绍了如何通过改进流体力学来克服这些限制。第 14 章：反应工程中的传质效应详细分析了多相催化中存在的外扩散（宏观传质）和内扩散（微观传质）限制。提供了判定反应是否受扩散控制的实验方法（如Weisz-Prater准则、Mears准则），以及如何通过减小颗粒尺寸或改变孔结构来缓解内扩散限制。第 15 章：过程优化与反应器建模介绍了利用计算流体力学（CFD）对复杂反应器内部流场和温度场进行模拟的方法。讲解了如何结合动力学模型和CFD，实现反应器性能的预测、优化和放大设计，以确保高转化率和高选择性。第五部分：面向可持续发展的绿色催化（第 16-18 章）本部分聚焦于环境友好型催化技术。第 16 章：挥发性有机物（VOCs）的催化氧化论述了贵金属（Au, Pt）和过渡金属氧化物在低温催化氧化去除工业排放VOCs中的最新进展。重点探讨了表面氧物种活性与低温氧化窗口之间的关系。第 17 章：化石燃料的清洁转化与CO2捕获利用（CCU）关注合成气（Syngas）的催化转化（费托合成）。并详述了将二氧化碳转化为甲醇、合成燃料的催化剂设计策略，特别是负载型金属催化剂在活化CO2中的作用。第 18 章：生物质催化转化与平台化合物生成探讨了如何利用固体酸、固体碱或双功能催化剂，将木质纤维素等生物质原料高效转化为高价值的化学品（如羟甲基糠醛HMF、乳酸等），实现能源与化学品的绿色替代路径。第六部分：新兴催化前沿（第 19-20 章）第 19 章：单原子催化剂（SACs）的精准调控深入探讨了SACs的合成策略（如锚定、热解）和其独特的高效性根源。分析了SACs在氧化还原反应和电化学析氧反应中的前沿突破。第 20 章：人工智能与高通量筛选在催化剂发现中的应用介绍了机器学习、数据挖掘和高通量实验平台如何加速新催化体系的筛选过程。讨论了基于数据驱动的催化剂性能预测模型，为未来催化剂的“按需设计”指明方向。 --- 目标读者化学工程、化学工艺、应用化学、材料科学专业的研究生和博士生。从事催化剂研发、反应器设计与优化的工业界工程师和技术人员。希望系统学习现代催化科学原理的科研工作者。本书特色 1. 理论与实践的深度融合：紧密结合了催化反应的微观机理（DFT预测）与宏观反应器工程（CFD模拟）。 2. 前沿热点聚焦：专设章节讨论了单原子催化、AI辅助设计、CO2利用等当前研究的制高点。 3. 丰富的案例分析：书中穿插了大量工业上已成熟或极具潜力的催化过程的实例，增强了可读性和实用性。 4. 详尽的表征方法论：提供了对先进表征技术的深入解读，指导读者如何从实验数据中准确推断催化剂的结构-活性关系。