Metal-Catalysed Reactions of Hydrocarbons pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Springer Verlag

作者:Bond, Geoffrey C.

出品人:

页数:692

译者:

出版时间:2005-7

价格:$ 190.97

装帧:HRD

isbn号码:9780387241418

丛书系列:

图书标签:

Metal catalysis
Hydrocarbon chemistry
Organic reactions
Homogeneous catalysis
Heterogeneous catalysis
C-H activation
Cross-coupling reactions
Alkane functionalization
Alkene functionalization
Reaction mechanisms

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具体描述

This unique book, drawing on the author's lifetime experience, critically evaluates the extensive literature on the field of Metal-Catalysed Reactions of Hydrocarbons. Emphasis is placed on reaction mechanisms involving hydrogenation, hydrogenolysis, skeletal and positional isomerisation, and exchange reactions. The motivation for fundamental research in heterogeneous catalysis is to identify the physicochemical characteristics of active centres for the reaction being studied, to learn how these may be modified or manipulated to improve the desired behavior of the catalyst, and to recognize and control those aspects of the catalyst's structure that limit its overall performance. By restricting the subject of the book to hydrocarbons, Bond has progressively developed the subject matter to include areas of importance both to researchers and to those working in the industry.

好的，这是一本关于先进材料科学与可持续化学的图书简介，重点关注环境友好型催化技术在能源转型中的应用。 --- 《绿色催化前沿：能源转化与环境修复中的新型多相催化剂设计》图书简介在二十一世纪，全球正面临着能源结构转型和环境可持续性的双重挑战。传统化学过程往往依赖于高能耗、高污染的条件，且常常使用稀有或有毒的贵金属催化剂。本书旨在系统梳理和深入探讨绿色催化领域中的最新进展，特别聚焦于开发高效、稳定且环境友好的新型多相催化体系，以应对能源生产、污染物降解和资源循环利用等关键需求。本书内容组织严谨，层次分明，涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛议题，特别强调了非贵金属催化、电催化/光催化协同作用、以及催化剂的结构-活性关系的精细调控。 --- 第一部分：绿色催化基础与新型载体材料本部分奠定了理解现代绿色催化反应的基础，并引入了构成高效催化剂的关键结构要素。第一章：可持续催化的理论基石与设计原则本章深入剖析了原子经济性、环境因子（E-factor）以及催化剂的寿命与选择性等核心指标在绿色化学评估中的重要性。着重讨论了基元反应理论在预测和优化催化循环中的应用，并引入了密度泛函理论（DFT）等计算化学工具如何指导新型催化剂的理性设计，特别是针对C-H键活化等高能垒过程的理性设计路径。第二章：高熵氧化物（HEOs）与单原子催化剂（SACs）的结构工程本章聚焦于当前催化剂结构设计中最具潜力的两个方向。高熵氧化物（HEOs）部分，详细阐述了其独特的晶格畸变、多重缺陷工程以及协同效应。探讨了如何通过精确控制不同阳离子的比例和局域结构，实现对表面电子态的精细调控，从而在水相氧化反应和低浓度污染物催化转化中展现出超越传统单组分或二元催化剂的性能。重点分析了晶格氧参与的氧化还原循环机制。单原子催化剂（SACs）部分，则着重于如何将活性位点限制到原子尺度，从而实现理论上最高的原子利用率。详细介绍了锚定技术（如缺陷工程、配位约束）以确保单原子在高温或苛刻反应条件下的热稳定性。通过对比不同载体（如氮化碳、石墨烯、过渡金属氮化物）对单原子电子结构的影响，揭示了实现高活性和高稳定性的设计规律。第三章：介孔与纳米晶体材料的形貌控制本章关注催化剂的宏观结构对传质和表面的影响。探讨了自模板法、硬模板法等先进合成技术如何精确控制催化剂的孔径分布、比表面积和晶面暴露。特别关注纳米晶体的表面能调控，例如通过表面配体控制或热处理策略，选择性地暴露具有更高催化活性的晶面（如TiO2的(101)面与(001)面），并分析了这些形貌变化对选择性氧化反应中产物分布的影响。 --- 第二部分：面向能源转化的关键催化过程本部分将理论知识应用于解决当代能源体系中的核心挑战，涵盖了高效燃料的生产和清洁能源的获取。第四章：二氧化碳的能源化转化（CO2 RR/ER）本章集中讨论了如何将温室气体$ ext{CO}_2$转化为有价值的化学品或燃料（如$ ext{CO}$、甲酸、甲醇、乙烯）。详细分析了电化学$ ext{CO}_2$还原（$ ext{CO}_2 ext{RR}$）中，不同金属催化剂（如$ ext{Cu}$、$ ext{Ag}$、$ ext{Au}$）在控制产物选择性上的作用机理。重点探讨了液相和气相催化剂在$ ext{CO}_2$活化和表面中间体稳定化方面的差异，并引入了界面工程的概念，即通过引入离子液体或分子层来调控局部$ ext{pH}$和扩散层厚度，以提高法拉第效率。第五章：水分解制氢（HER与OER）的高效催化氢能作为终极清洁燃料，其制备效率直接依赖于析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的催化剂性能。本章详细比较了贵金属（$ ext{Pt}$族）和非贵金属（如镍、钴、铁基化合物）在酸性、中性和碱性电解质中的催化活性。对于OER，深入分析了其涉及的多电子转移和氧氧键形成过程的能垒。重点阐述了基于过渡金属氢氧化物/氧氢化物的催化剂如何通过构建高价态活性物种，降低反应的动力学阻力，并讨论了活性氧化物相的原位形成在实现长期稳定运行中的重要性。第六章：生物质平台化合物的催化升级本章关注如何利用可再生的生物质资源替代化石燃料。系统介绍了选择性催化脱氧的策略，包括： 1. 水相催化重整（HVO）：探讨了如何利用双功能催化剂（酸性位点和金属位点）协同作用，将纤维素衍生的平台分子（如羟甲基糠醛，HMF）高效转化为燃料添加剂或高附加值化学品。 2. 催化氢化与脱水：分析了负载型贵金属和非贵金属在生物油脱氧精制中的催化选择性控制，特别是如何避免生成焦油和失活。 --- 第三部分：环境修复与可持续过程强化本部分聚焦于催化技术在应对空气污染和水体净化中的应用，强调过程的集成与优化。第七章：挥发性有机物（VOCs）的低温催化氧化 VOCs是重要的空气污染物。本章阐述了如何设计能够在较低温度下高效催化氧化$ ext{VOCs}$的催化剂。重点分析了贵金属（$ ext{Pd}$、$ ext{Au}$）纳米颗粒在不同载体上对$ ext{C-H}$键活化的协同效应。通过实例分析了表面氧物种（如晶格氧、吸附氧）在启动氧化反应中的关键作用，并探讨了湿度和$ ext{VOCs}$浓度的变化对催化剂寿命的影响及抗中毒策略。第八章：高级氧化过程（AOPs）中的催化剂应用本章探讨了催化剂在高级氧化过程中用于降解难降解有机污染物（如抗生素、内分泌干扰物）的应用。详细介绍了非均相Fenton反应中，固相催化剂（如铁基材料、负载型金属氧化物）如何替代传统的均相$ ext{Fe}^{2+}$，从而实现催化剂的易于回收和再利用。深入探讨了臭氧催化分解和电化学催化氧化中的活性位点识别及其对羟基自由基产生效率的影响。第九章：催化剂的原位表征与过程监测实现绿色催化过程的优化，必须实时掌握催化剂在真实反应条件下的行为。本章回顾了用于原位/操作条件下表征的关键技术，包括：原位X射线吸收谱（XAS）：用于追踪金属位点的氧化态变化。反应池傅里叶变换红外光谱（DRIFTS）：用于识别表面吸附物种和反应中间体。在线质谱（MS）联用技术：用于实时监测产物分布和反应动力学。通过这些技术的结合应用案例，展示了如何从微观层面理解催化失活机制，并据此指导催化剂的下一代设计。 --- 总结《绿色催化前沿：能源转化与环境修复中的新型多相催化剂设计》为化学工程、材料科学、能源科学以及环境科学的研究人员和工程师提供了一个全面而深入的参考指南。它不仅总结了当前绿色催化领域取得的里程碑式成果，更重要的是，它指明了未来通过材料创新与过程强化实现可持续化学目标的技术发展方向。本书的结构化论述和前沿案例分析，旨在激发读者以更具环境责任感和创新性的视角，应对全球能源与环境挑战。