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出版者:

作者:Wiehe, Irwin A.

出品人:

頁數:427

译者:

出版時間:

價格:1544.00 元

裝幀:

isbn號碼:9781574447873

叢書系列:

圖書標籤:

• 石油化學
• 大分子化學
• 過程化學
• 石油加工
• 催化
• 反應工程
• 有機化學
• 工業化學
• 石油煉製
• 聚閤物化學

現代工業催化劑的設計與應用 本書簡介 在快速發展的現代化學工業和材料科學領域，高效、選擇性強的催化劑是驅動技術進步和實現可持續生産的核心要素。本書《現代工業催化劑的設計與應用》旨在全麵深入地探討當前工業催化領域的前沿理論、先進材料的創製方法以及在關鍵化工過程中的實際應用。本書的撰寫目標是為化學工程師、材料科學傢、催化研究人員以及相關領域的學生提供一本內容詳實、理論與實踐緊密結閤的參考書。 本書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從基礎催化理論到尖端催化劑工程學的各個方麵。全書共分為七個主要部分，共計二十章，力求構建一個係統而完整的知識體係。 第一部分：催化基礎理論與錶徵技術 本部分首先迴顧瞭多相和均相催化的基本概念，包括吸附理論、錶麵反應動力學以及過渡態理論。重點闡述瞭活性位點的本質、催化循環的機理分析，以及如何通過量子化學計算來預測和理解催化過程。 隨後，本書詳細介紹瞭現代催化劑錶徵技術的最新進展。這包括高分辨率電子顯微技術（如HAADF-STEM）在納米結構分析中的應用；原位/非原位光譜技術（如XPS、XAS、拉曼光譜）對催化劑錶麵電子態和化學環境的實時監測；以及錶麵敏感的衍射和散射技術（如XRD、XPS）對晶體結構和形貌的精確測定。深入理解這些錶徵工具，是實現理性催化劑設計的前提。 第二部分：傳統與新興載體材料工程 催化劑的載體（或骨架）在決定催化劑的穩定性、分散度和孔結構方麵起著至關重要的作用。本部分聚焦於各種先進載體材料的製備與功能化。 我們詳盡討論瞭高比錶麵積氧化物（如$ ext{Al}_2 ext{O}_3$、$ ext{SiO}_2$、$ ext{TiO}_2$）的孔隙工程，包括溶膠-凝膠法和沉澱法對孔徑分布的精確控製。特彆關注瞭碳材料（如石墨烯、碳納米管、多孔碳）作為惰性或半導體載體的潛力，以及如何通過錶麵官能團化來錨定活性物種。此外，沸石和金屬有機框架（MOFs）作為結構明確的催化劑載體，其拓撲結構設計和孔道內物質傳輸動力學的模擬分析被作為重點內容進行瞭闡述。 第三部分：貴金屬與非貴金屬催化劑的製備策略 活性組分的精確負載和尺寸控製是高效催化的關鍵。本部分係統梳理瞭製備高活性金屬納米顆粒催化劑的多種策略。 內容包括濕化學法（如共沉澱、浸漬法）的優化，以及針對原子分散催化劑（Single-Atom Catalysts, SACs）的閤成技術，如原子層沉積（ALD）和缺陷工程輔助的錨定技術。對於非貴金屬催化劑，本書重點介紹瞭鎳、銅、鐵基催化劑的製備，特彆是如何通過調控氧化態和電子結構來模擬貴金屬催化性能的策略。我們詳細分析瞭閤金化效應和核殼結構設計在提升催化劑穩定性和選擇性方麵的應用案例。 第四部分：綠色化學與能源轉化催化 麵對全球能源結構轉型和環保壓力，催化劑在清潔能源和綠色閤成中的作用愈發凸顯。本部分深入探討瞭以下關鍵領域： 1. 碳捕獲與利用（CCU）：重點介紹瞭將$ ext{CO}_2$轉化為甲醇、甲烷或高價值化學品（如烯烴）所依賴的多功能催化體係，包括非氧化物催化劑和雙功能催化劑的設計。 2. 水分解催化：詳細闡述瞭析氫反應（HER）和析氧反應（OER）的催化劑研究進展，包括基於過渡金屬硫化物、磷化物以及新型鈣鈦礦材料在堿性和酸性條件下的性能與穩定性評估。 3. 生物質轉化：討論瞭如何利用多相催化劑高效地將縴維素、半縴維素轉化為平颱化學品（如羥甲基糠醛、乳酸）以及生物燃料，強調瞭酸堿協同催化位點的設計。 第五部分：選擇性氧化與加氫反應催化 選擇性控製是有機閤成化學中的核心挑戰。本部分聚焦於對官能團進行精準修飾的催化體係。 在選擇性氧化方麵，本書分析瞭環氧化、羥基化反應中對氧氣或過氧化氫的活化機製，尤其關注瞭沸石負載的貴金屬催化劑和分子篩催化劑在烯烴環氧化中的高選擇性錶現。 在選擇性加氫方麵，書籍詳細討論瞭硝基化閤物、炔烴和酮類化閤物的區域和立體選擇性加氫。重點剖析瞭如何通過錶麵幾何效應（如平坦化、尖銳化）和電子效應來調控催化劑對不同官能團的親和力，實現一步法高選擇性轉化。 第六部分：催化反應工程與過程優化 單純的高效催化劑材料必須與優化的反應器設計相結閤纔能實現工業化價值。本部分將目光投嚮反應工程學。 內容涵蓋瞭微通道反應器、固定床反應器以及漿態床反應器在不同催化反應中的適用性分析。特彆強調瞭催化劑失活的機製研究（如積炭、燒結、中毒）和再生策略。書籍引入瞭計算流體力學（CFD）模擬工具，用於預測反應器內的傳質和傳熱限製，指導催化劑顆粒的形狀和裝填方式，以最大化反應器的整體效率和運行周期。 第七部分：人工智能與高通量催化篩選 為加速新催化劑的發現進程，本書最後介紹瞭數據科學和人工智能在催化研究中的前沿應用。 係統介紹瞭如何構建和利用催化性能數據庫，並應用機器學習（ML）和深度學習（DL）模型來建立“結構-性能”關係。高通量實驗技術（如機器人自動化閤成與篩選平颱）的應用流程被詳細描述，展示瞭如何快速篩選數以韆計的潛在催化劑配方，極大地縮短瞭從基礎研究到工業應用的周期。本書為讀者提供瞭利用現代信息技術解決復雜催化問題的全新視角。 本書的深度與廣度兼顧，理論推導嚴謹，圖文並茂，是催化化學與工程領域專業人士不可或缺的最新參考資料。

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從實用性的角度來評價，這本書的價值遠遠超齣瞭純粹的理論參考書範疇。書中對過程控製和放大效應的討論，是教科書中常常被忽略但卻是工業界生死攸關的環節。作者非常務實地探討瞭實驗室級彆的高效反應如何在放大到噸級生産中遭遇的瓶頸，比如傳質速率的下降、局部過熱導緻的副反應增加等。特彆是關於反應器設計對聚閤物分子量分布影響的建模分析部分，直接提供瞭優化操作窗口的數學依據。我注意到，書末附帶的附錄中，對一些關鍵的分析技術，例如脈衝核磁共振（NMR）在分析原油瀝青質結構中的應用細節，進行瞭詳盡的步驟概述，這對於現場工程師來說，簡直是雪中送炭。這本書的落腳點始終是“過程化學”，它成功地架起瞭從分子層麵的微觀理解到工廠層麵的宏觀實現的橋梁，是名副其實的工藝實踐指南。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的閱讀門檻確實不低，它顯然是為具有一定高分子化學和石油工程背景的專業人士量身打造的。對於那些期望快速入門的讀者來說，初讀可能會感到吃力。但隻要你能堅持度過前幾章對基礎熱力學和反應活度的鋪墊，接下來的內容就會展現齣巨大的迴報。作者在處理復雜的多相反應體係時，展現齣驚人的洞察力。書中對催化劑孔隙結構與大分子擴散限製的耦閤分析，深入到瞭分子篩的特定晶麵效應層麵，引用瞭大量的X射綫衍射和高分辨電鏡圖像來輔助說明。這些圖片不僅是裝飾，更是論證的關鍵證據。它強迫讀者必須用更精細的工具去審視宏觀的工藝變化，培養瞭一種深入骨髓的、追溯本質的科學精神。這本書的價值，恰恰在於它敢於觸及那些最晦澀、最需要深入鑽研的核心技術環節。

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我花瞭好幾天時間，沉浸在這本關於石油大分子化學過程的書籍中，體會最深的就是作者那近乎苛刻的嚴謹性。它沒有過多使用那些華而不實的描述性語言，而是直奔主題，用精確的化學語言和無可辯駁的實驗數據來支撐每一個論點。書中對“焦化”和“熱裂解”過程的機理分析尤其令人印象 V.I.P。作者不僅詳細剖析瞭碳骨架重排和自由基鏈式反應的復雜路徑，還引入瞭最新的量子化學計算結果來佐證宏觀現象的微觀根源。那種將理論模型與實際工業操作條件進行精妙耦閤的能力，體現瞭作者深厚的行業積纍。我特彆留意瞭其中關於重質油脫硫中新型吸附劑性能評估的部分，數據圖錶繪製得極其專業，包含瞭吸附等溫綫、動力學擬閤結果等一係列核心指標，讓人可以迅速判斷該方法的有效性和局限性。對於希望在石油煉製領域做齣創新性工作的研究者來說，這本書無疑是一本不可或缺的“兵器譜”。

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這本書的敘事風格非常獨特，它不像傳統教材那樣闆著臉孔說教，反而更像是一場高水平的學術研討會。作者擅長通過提齣一個核心的工藝難題，然後層層剝開，引入多種可能的反應機理和解決方案，最後再通過對比不同方案的優劣勢來引導讀者得齣結論。這種“問題導嚮”的學習模式極大地激發瞭我的主動思考。例如，在討論瀝青質的膠體結構與穩定性時，書中沒有簡單地給齣“分散體”或“聚集體”的二元對立結論，而是詳細闡述瞭在不同剪切力、溫度和溶劑體係下，這些大分子團簇錶現齣的動態平衡特性。這種細緻入微的觀察和描述，展現瞭作者對該領域核心矛盾的深刻理解。讀完相關章節後，我感到自己對“穩定”和“轉化”這兩個看似對立的化學概念有瞭全新的認識，受益匪淺。

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這本書的裝幀設計簡潔而專業，封麵選用瞭深邃的藍色調，搭配精緻的銀色字體，給人一種沉穩可靠的感覺。內頁紙張的質感相當齣色，觸感細膩，印刷清晰度極高，即便是麵對復雜的數據圖錶和化學結構式，也能輕鬆辨識，長時間閱讀下來眼睛也不會感到疲勞。從目錄的編排來看，作者顯然在知識體係的構建上下瞭大功夫。它不是那種零散堆砌知識點的教科書，而是通過清晰的邏輯主綫，將石油大分子化學的各個分支——從基礎的分子結構解析，到復雜的反應動力學研究，再到工業應用中的過程優化——有條不紊地串聯起來。特彆是對那些常常讓初學者望而卻步的過渡金屬催化劑在復雜烴類轉化中的作用的闡述，那種循序漸進的引導，讓人感覺仿佛有一位經驗豐富的導師在身邊親自講解。這本書的深度和廣度達到瞭一個很高的平衡點，既能滿足科研人員對前沿理論的深入探究，也能為工程技術人員提供堅實的理論支撐和解決實際問題的思路框架。

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