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出版者:化学工业出版社

作者:王延吉

出品人:

页数:528

译者:

出版时间:2002-2-1

价格:32.00

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787502536411

丛书系列:

图书标签:

• 绿色催化
• 催化过程
• 催化工艺
• 环境催化
• 化学工程
• 可持续发展
• 清洁生产
• 催化剂
• 反应工程
• 工业催化

《绿色催化过程与工艺》 本书深入探讨了推动现代化学工业可持续发展的核心驱动力——绿色催化。我们将带领读者踏上一段全面的探索之旅，揭示如何通过巧妙运用催化剂的设计与应用，革新传统的化学制造过程，使其更加环境友好、经济高效。 核心内容概述： 本书旨在系统性地梳理和阐释绿色催化剂的最新进展及其在各类化学工艺中的应用。我们将从基础理论出发，逐步深入到实际应用层面，为读者构建一个清晰而全面的知识体系。 绿色催化剂的设计理念与策略： 原子经济性： 深入剖析如何通过催化剂的设计最大限度地提高反应的原子利用率，减少副产物的生成，从而实现“零浪费”的理想目标。我们将介绍各种提高原子经济性的催化策略，例如选择性催化、耦合反应等。 能源效率： 探讨如何通过开发更高效的催化剂来降低反应所需的活化能，从而在更温和的条件下实现反应，显著减少能源消耗。我们将关注低温催化、光催化、电催化等前沿技术。 环境友好性： 重点介绍如何设计不使用或少使用有毒有害重金属、易挥发有机溶剂（VOCs）以及其他对环境造成二次污染的催化体系。内容将涵盖水相催化、超临界流体催化、生物催化等绿色溶剂的应用。 催化剂的可再生与可回收性： 强调催化剂的生命周期管理，介绍多种策略以确保催化剂的易于分离、回收和重复利用，延长催化剂的使用寿命，降低生产成本和环境负荷。我们将详细介绍多相催化、载体催化、磁性催化剂等技术。 生物质催化转化： 关注利用可再生生物质作为原料，通过绿色催化技术将其转化为有价值的化学品和燃料。我们将探讨生物质解构、平台化合物合成等关键转化过程。 关键绿色催化技术与应用： 多相催化： 详细介绍固相催化剂在液相或气相反应中的应用，包括负载型催化剂、金属氧化物催化剂、沸石催化剂等，以及其在石油化工、精细化工等领域的广泛应用。 均相催化： 探讨金属有机配合物、有机催化剂等在均相体系中的催化作用，重点关注其高选择性和高活性，以及在不对称合成、偶联反应中的应用。 酶催化与生物催化： 阐释生物催化剂（如酶）在温和条件下实现高选择性和高效率催化反应的独特优势，介绍其在制药、食品、生物技术等领域的应用前景。 光催化与电催化： 深入研究利用光能或电能驱动化学反应的催化技术，例如光催化分解水制氢、光催化降解污染物、电催化CO2还原等，展现其在新能源和环境保护领域的巨大潜力。 纳米催化： 聚焦纳米材料在催化领域的应用，分析其独特的表面性质和量子效应如何提升催化活性和选择性，并介绍其在多相催化、单原子催化等领域的最新进展。 工艺优化与工程化考量： 反应器设计： 探讨适合绿色催化过程的反应器类型，如微通道反应器、固定床反应器、流体动力学反应器等，以及如何优化反应器设计以提高传质传热效率和催化剂利用率。 过程集成与强化： 介绍如何通过将反应、分离等单元操作进行耦合或集成，实现过程的整体优化，降低能耗和物耗。 生命周期评估（LCA）： 强调在绿色催化工艺开发过程中进行全面的生命周期评估，从原料获取到产品生命终结，量化其环境影响，为工艺选择和改进提供科学依据。 目标读者： 本书适用于化学、化工、材料科学、环境科学等相关领域的学生、研究人员、工程师以及对绿色化学和可持续发展感兴趣的专业人士。 本书特色： 前沿性： 涵盖了绿色催化领域最新的研究进展和技术突破。 系统性： 从理论到实践，构建完整的知识框架。 实践性： 提供了大量具体工艺案例和工程化考量。 前瞻性： 展望了绿色催化在未来化学工业发展中的重要作用。 通过阅读本书，您将深刻理解绿色催化在推动化学工业向更可持续、更高效方向转型中的关键作用，并掌握相关理论知识和实际应用方法。

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对于我这样一名基础研究领域的学生而言，这本《绿色催化过程与工艺》无疑是一份宝贵的知识宝库。作者在介绍不同类型的绿色催化剂时，展现了其在结构设计和性能调控上的独到之处。我尤其喜欢关于“多相催化”的章节，书中对负载型纳米催化剂的制备方法，如溶胶-凝胶法、浸渍法以及水热法，进行了非常详细的描述，并且通过图示清晰地展现了每种方法的优缺点和适用范围。更为重要的是，作者在讨论这些催化剂的催化活性时，并没有仅仅罗列数据，而是深入剖析了催化剂的微观结构、表面性质以及电子结构对其催化性能的影响。例如，在介绍一种新型的氧化物催化剂时，作者通过DFT计算的结果，解释了活性位点的电子云分布如何影响其对特定反应物的吸附和活化能力，这对于我理解催化机理提供了重要的启示。此外，书中对“均相催化”在环境领域的应用，如水相催化和离子液体催化，也进行了深入的探讨，并对这些催化体系的回收和再利用问题提出了实际的解决方案，这对我未来的研究方向提供了不少思路。

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这本书的作者在化工过程的绿色化方面，展现出一种前瞻性的视野和扎实的理论功底。我特别留意到书中对于“原子经济性”和“E因子”等绿色化学评价指标在催化过程中的具体应用。作者并没有停留在概念层面，而是通过大量的案例研究，清晰地展示了如何通过优化催化剂选择、反应条件和产物分离技术，来系统性地提升这些绿色指标。例如，在处理一篇关于生物质转化的案例时，作者详细分析了传统方法的高能耗和废弃物产生问题，然后引入了一种新型的生物催化剂，并通过详细的机理阐述和能量平衡计算，证明了该催化剂在降低反应温度、减少溶剂用量以及提高产物纯度方面的显著优势。更令我印象深刻的是，书中对“可持续催化”的探讨，作者不仅关注了催化剂的可再生性和可降解性，还深入分析了催化过程对环境的整体影响，包括温室气体排放、水资源消耗以及潜在的有毒物质释放。这种宏观与微观相结合的视角，让我对绿色催化过程的理解上升到了一个新的高度，不再仅仅局限于单一的反应效率，而是将其置于更广阔的环境和社会可持续发展的框架下进行审视。

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这本《绿色催化过程与工艺》的作者，显然对于如何将理论知识转化为实际工业应用有着深刻的理解。我尤其欣赏其中对不同催化剂载体的详尽分析，例如微孔材料、介孔材料乃至新型纳米复合材料在提高催化剂稳定性和选择性方面的作用，书中不仅列举了多种载体材料的制备方法，还深入探讨了它们与活性组分相互作用的微观机制。例如，在论述负载型金属催化剂时，作者没有简单地给出公式，而是通过多张精细的SEM和TEM图片，直观展示了纳米颗粒在载体上的分散程度和形貌变化，并结合XPS等表征数据，揭示了载体与金属之间的电子效应如何影响催化活性。此外，书中关于反应器设计的部分也极具参考价值，对于固定床、流化床以及微通道反应器在绿色催化过程中的适用性进行了系统比较，考虑了传质、传热以及催化剂寿命等关键因素，为工程师们在放大生产时提供了宝贵的工程依据。我对于其中关于反应动力学建模的章节印象尤为深刻，作者通过实例演示了如何利用实验数据构建精确的动力学模型，并在此基础上优化工艺参数，以实现更高的收率和更低的能耗，这种将理论计算与实验验证紧密结合的方法，是我在学习过程中一直追求的。

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这本书的作者在阐述绿色催化工艺的优化策略时，显得十分的细致和全面。我特别关注了其中关于“过程集成”和“能量回收”的章节，作者不仅仅是简单地列举了集成的概念，而是通过大量的工程实例，生动地展示了如何将多个反应单元进行巧妙的组合，以实现物质和能量的协同优化。例如，在介绍一种精细化学品合成工艺时，作者首先详细描绘了传统的工艺流程，指出了其中存在的高能耗和低原子利用率等问题，然后引入了一种“反应-分离耦合”的集成方案，通过使用选择性膜分离技术，将反应生成的副产物及时移除，从而显著提高了目标产物的转化率和收率，并且大幅降低了后续分离的能耗。此外，书中对“热量集成”的论述也十分精彩，作者详细介绍了各种高效的热交换器类型，以及如何利用余热进行预热或驱动其他单元操作，从而构建一个高效的能量循环系统，最大程度地降低外部能源的消耗。这种对整个工艺流程进行系统性优化的理念，让我对绿色化工的理解不再局限于单一的催化反应本身，而是将其视为一个相互关联、相互促进的整体。

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这本书的作者似乎是一位经验丰富的工业界专家，其对催化过程的理解，充满了实际操作的智慧和对工业生产的深刻洞察。在阅读关于“催化剂失活与再生”的章节时，我深切感受到了这一点。书中详细列举了各种常见的催化剂失活机理，如烧结、积炭、中毒以及结构改变，并且针对每种失活原因，都提供了切实可行的再生策略。例如，对于因积炭导致的失活，作者不仅介绍了传统的氧化再生方法，还探讨了如氢还原、等离子体处理等更温和、更高效的再生技术，并且详细阐述了这些技术在不同类型催化剂上的应用效果和局限性。我尤其欣赏书中关于“催化剂寿命预测模型”的讨论，作者通过整合实验数据和操作条件，展示了如何建立有效的预测模型，从而提前预警催化剂的潜在失活风险，并合理安排再生周期，最大限度地延长催化剂的使用寿命，减少不必要的更换成本和环境影响。这种将理论模型与实际生产紧密结合的分析方法，对于每一个希望提高生产效率和降低运营成本的化工企业来说，都具有极高的价值。

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