Nanotechnology in Catalysis pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Zhou, Bing/ Hermans, Sophie (EDT)/ Somorjai, Gabor A. (EDT)/ Zhou, Bing (EDT)

出品人:

页数:612

译者:

出版时间:2003-12

价格:$ 394.37

装帧:HRD

isbn号码:9780306483233

丛书系列:

图书标签:

Nanotechnology
Catalysis
Nanomaterials
Chemical Reactions
Surface Science
Heterogeneous Catalysis
Nanoparticles
Materials Science
Applied Chemistry
Green Chemistry

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具体描述

This book is mainly based on the first and second symposia on Nanotechnology in Catalysis held in 2001 and 2002, but it also includes several contributions not presented in the symposia to round out the scope of the subject. The contents are the most up to date developments made by researchers all over the world in the catalysis field in this fascinating nanotechnology era. It reflects some of the frontier areas of nanoscience and nanotechnology in fabricating and characterizing catalysts and carrying out studies to prove their superior selectivity and activity. The field of application of nanotechnology for the development of catalysts for green chemistry is likely to grow rapidly during the next decade. This book hopes to contribute to the evolution of nanotechnology in that direction.

催化领域的革命：从基础原理到前沿应用图书名称：催化：材料、机制与可持续化学的未来图书简介本书旨在为催化科学领域的研究人员、高级学生以及工业界的工程师提供一个全面、深入且与时俱进的知识体系。我们聚焦于催化作用的核心物理化学原理、关键材料的结构-性能关系、复杂反应机理的解析手段，以及面向能源、环境和精细化学品生产的前沿应用。本书内容严格围绕催化领域的传统与新兴交叉学科展开，避开了对纳米尺度技术在催化中应用的特定论述，而是将重点放在宏观/介观尺度的催化剂设计、反应动力学、以及催化过程的工程放大上。全书共分为六大部分，共十八章，结构紧凑，逻辑清晰。 --- 第一部分：催化基础与热力学/动力学框架本部分奠定了理解催化现象所需的理论基石。第一章：催化作用的本质与分类本章详细探讨了催化现象的宏观定义、历史发展脉络，以及如何从热力学和动力学角度区分均相、多相和生物催化。重点分析了活性位点、选择性与转化率在宏观表征中的意义，并引入了催化剂的稳定性和寿命评估标准。我们深入讨论了活化能的降低如何导致反应速率的显著提升，这是所有催化研究的核心。第二章：反应速率方程与表面覆盖度本章专注于建立描述多相催化反应的数学模型。我们将详细推导并分析Langmuir、Temkin等经典吸附等温线，并将其应用于稳态近似下的表面反应速率方程的构建。本章着重于如何通过实验数据拟合这些方程，从而推断出反应的决速步和反应级数，而非探究原子尺度的吸附细节。第三章：热力学驱动力与表面热力学本章回顾了催化过程所需达到的最小能量屏障与热力学可行性之间的关系。我们引入了表面功和表面张力的概念，探讨了在催化反应中，如何通过改变催化剂的形貌和表面能分布来影响吸附焓，从而间接影响反应的驱动力。 --- 第二部分：经典多相催化剂的设计与合成本部分聚焦于传统上大规模工业应用的关键催化材料，强调其制备工艺和结构控制。第四章：载体材料的选择与功能化载体在多相催化剂中扮演着分散活性组分、提供机械强度和调控孔隙结构的关键角色。本章深入研究了氧化铝、二氧化硅、活性炭以及沸石等经典载体的孔结构（介孔与微孔的工程控制）、比表面积的优化以及表面酸碱性的调控。我们将分析载体孔径分布对扩散限制效应的影响。第五章：贵金属与非贵金属的负载技术本章详细阐述了将活性组分（如Pt, Pd, Ni, Co）负载到载体上的主要方法，包括浸渍法（湿法与干法）、共沉淀法和离子交换法。重点讨论了负载量（wt%）对催化活性的影响，以及热处理过程（焙烧和还原）对金属颗粒尺寸和分散度的宏观控制。第六章：金属氧化物催化剂的合成与性质本章专门讨论了诸如V2O5, MoO3, TiO2等金属氧化物作为催化剂或助催化剂的应用。内容涵盖了共沉淀法、溶胶-凝胶法制备高纯度氧化物粉体的工艺，以及如何通过精确控制烧结温度来优化其晶相结构和晶面暴露。 --- 第三部分：催化反应机理的表征技术本部分侧重于宏观和介观尺度的原位/非原位表征技术，用以解析反应过程中的关键步骤。第七章：动力学研究方法与程序升温技术本章详细介绍了TPR（程序升温还原）、TPD（程序升温脱附）以及程序升温氧化（TPO）等经典表征技术。我们将重点阐述如何利用这些技术来量化催化剂表面活性位点的数量、结合强度以及活性物质的氧化还原状态，并分析其数据解读的局限性。第八章：光谱学在催化研究中的应用（红外与拉曼）本章集中讨论了傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱在识别表面物种（如吸附的CO、反应中间体）中的应用。内容侧重于如何通过特征振动频率的变化来判断吸附物与催化剂表面的结合模式，以及在不同温度和反应气氛下，反应物和产物在催化剂表面的停留时间。第九章：反应器工程与扩散限制分析本章将催化剂性能的提升与反应器设计相结合。深入探讨了固定床、流化床以及浆态床反应器中，如何通过流体力学模拟和实验设计来区分表面化学控制和传质/传热控制的反应体系。重点分析了催蒂尔数（Thiele modulus）和佩克勒数（Peclet number）在放大效应中的作用。 --- 第四部分：面向能源转化的催化过程本部分聚焦于传统能源的清洁利用和转化中的核心催化挑战。第十章：化石燃料的加氢脱硫与脱氮本章详述了石油化工领域中至关重要的加氢精制过程。内容集中在CoMo/Al2O3和NiMo/Al2O3催化剂的活性相的形成（硫化过程）、活性位点的结构以及它们对硫化物和氮化物分子吸附和活化的机理。着重分析了加氢剂（H2）在反应中的作用和氢气扩散的影响。第十一章：重整与异构化催化本章探讨了汽油辛烷值提升的关键技术。详细分析了双功能催化剂（酸性组分与金属组分协同作用）在平台分子（如苯、甲苯）转化中的作用，尤其关注了酸性位点的酸强度与分布对异构化反应的选择性调控。第十二章：合成气转化：费托反应的催化体系本章深入研究了一碳化学的核心——费托（Fischer-Tropsch, FT）合成。对比了铁基和钴基催化剂的性能差异，重点分析了C1偶联机制、碳链增长和终止的速率控制步骤，以及如何通过助剂调控产物分布（如选择性生产高价值的液体燃料或蜡类产品）。 --- 第五部分：环境催化与污染控制本部分关注催化技术在减少工业排放和环境修复中的应用。第十三章：机动车尾气净化催化剂本章全面介绍三元催化器（TWC）的结构、材料（贵金属和载体）与工作原理。核心内容包括CO氧化、碳氢化合物的完全氧化以及NOx的还原（SCR和非氧化还原）反应的耦合机制，并探讨了催化剂“窗口区”的动态平衡。第十四章：工业废气处理：选择性催化还原（SCR）本章集中讨论用于控制工业锅炉和电厂排放的钒基催化剂。内容涵盖了V2O5/TiO2体系的制备、活性组分的分散状态以及反应中间体的形成，特别是酸性位点与NH3吸附对反应活性的影响。第十五章：挥发性有机物（VOCs）的催化燃烧本章分析了用于去除低浓度VOCs的贵金属（如Pt）和过渡金属氧化物催化剂。重点关注了催化剂的抗中毒性能、低温活性以及反应热管理，这些是工业催化燃烧过程工程化的关键因素。 --- 第六部分：新型催化剂与可持续化学本部分展望了催化科学在构建绿色化学过程中的潜力。第十六章：生物质与可再生资源的催化转化本章探讨了将纤维素、半纤维素等生物质平台分子转化为化学品和燃料的催化路径。着重分析了水相反应中催化剂的酸碱性协同作用，以及如何设计耐受水和复杂副产物的催化体系。第十七章：电催化与光催化：界面效应的研究本章将电化学和光化学反应的催化视为一类特殊的界面过程。我们讨论了电极材料的电子结构如何影响电化学反应的过电位，以及光催化剂如何通过光生载流子的分离效率来驱动氧化还原反应，强调催化剂-电解质/半导体-光子界面的电荷转移动力学。第十八章：催化剂的失活、再生与寿命评估本章是工程应用中的重要环节。详细分析了导致催化剂性能下降的四大机制：烧结（颗粒聚集）、积碳（失活）、毒化（化学吸附）和结构坍塌。本章提供了工业上常用的再生技术（如氧化脱焦、化学淋洗）的原理与操作参数，并介绍了评估催化剂长期稳定性的加速老化测试方法。