Regulated Systems for Multiphase Catalysis pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Leitner, Walter (EDT)

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:

价格:$ 281.37

装帧:HRD

isbn号码:9783540710745

丛书系列:

图书标签:

Multiphase Catalysis
Catalysis
Reaction Engineering
Chemical Reactors
Regulation
Systems Engineering
Heterogeneous Catalysis
Mass Transfer
Transport Phenomena
Process Control

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具体描述

Multiphase catalysis in recent years has been shown in academia and industry to be the emerging key technology for the competitive and sustainable production of fine chemicals in the next decades. It convincingly unites the indispensable core advantages of homogeneous catalysis with future governmental and industrial sustainability criteria. In a joint effort by seven of Germany's most distinguished scientists in the field and four renowned industry partners a research consortium was established which for the first time has systematically explored and related the main issues and mutual interdependencies of the different approaches in multiphase catalysis. This work has resulted in the development of an expert tool box, which relates the complex chemical and process based requirements to be considered when setting up a catalytic system. The resulting competence covers various fields as supercritical fluid (SCF) technology in catalysis, ionic liquids (Il), ligand design for SFCs and Ils, thermomorphic solvent systems, reactor design and many more. The reader will receive a critical survey of the state of the art together with suggestions helping to choose on which integrated catalyst/solvent/condition-system is probably best for a given transformation.

好的，这是一份关于《Regulated Systems for Multiphase Catalysis》一书的详细图书简介，该简介侧重于多相催化系统的调控、机理和应用，内容详实且避免使用任何模板化的语言。 --- 图书名称：《Regulated Systems for Multiphase Catalysis》图书简介在当代化学工程与材料科学的前沿领域，多相催化是实现高效、可持续化学转化的核心技术。本书《Regulated Systems for Multiphase Catalysis》深入剖析了现代催化系统所面临的复杂性，聚焦于如何通过精确调控反应条件、催化剂结构和界面行为，实现对催化过程的深度理解与优化。本书旨在为科研人员、工程师以及研究生提供一套系统而深入的理论框架和实验视角，以应对当前多相催化领域中存在的效率瓶颈、选择性挑战以及长期稳定性问题。第一部分：多相催化基础与系统调控的理论基石本书的开篇部分奠定了理解调控策略所需的理论基础。我们首先回顾了多相催化反应的动力学和热力学原理，重点阐述了活性位点密度、表面覆盖率、扩散限制以及吸附/脱附平衡在反应速率中的关键作用。核心在于建立清晰的联系：宏观反应性能如何源于微观尺度的表面事件。随后，我们详尽探讨了“调控”这一核心概念的内涵。在多相催化中，调控并非简单的温度或压力调整，而是一种精密的系统工程。这包括对反应环境（如气氛组成、溶剂效应）、催化剂组分（如金属负载量、载体孔道结构）以及操作模式（如间歇式、连续流、反应-分离耦合）的系统性干预。我们引入了先进的理论模型，如反应网络分析和基于第一性原理的计算模拟，用以预测和指导这些调控参数对反应路径和产物分布的影响。特别关注了界面调控的概念，即如何利用催化剂颗粒表面与气相或液相之间的精确界面条件来影响反应的选择性，例如通过调控催化剂周围的局部pH值或离子强度。第二部分：结构敏感性与活性位点工程催化剂的结构是决定其性能的根本因素。本书用大量篇幅讨论了催化剂的结构敏感性现象，即催化反应的速率和选择性如何强烈依赖于金属纳米颗粒的尺寸、形貌（晶面暴露）以及缺陷密度。我们详细分析了不同晶面（如Pt(111)与Pt(100)）在特定反应中的活性差异，并探讨了如何利用模板合成或定向生长技术来“锁定”高活性或高选择性的晶面。调控策略在活性位点工程中展现出强大的威力。书中系统介绍了位点隔离与配位调控技术。例如，通过引入贫金属或非金属组分（如氧空位、氮掺杂碳化物），可以有效改变金属位点周边的电子环境和几何构型，从而实现对反应中间体的选择性吸附和活化。我们深入探讨了单原子催化剂（SACs）的优势及其面临的稳定性挑战，并展示了如何通过载体材料的优化设计（如氧化物、氮化碳骨架）来稳定这些高原子利用率的活性中心。此外，载体效应的精细化调控是本书的重点。我们不再将载体视为惰性支撑体，而是将其视为催化反应的积极参与者。通过调控载体的酸碱性质、孔隙结构（介孔与微孔的协同作用）以及氧化还原特性，可以影响反应物在催化剂表面的传输速率和电子转移过程。第三部分：反应动力学与过程强化调控在实际工业应用中，对反应过程的动态控制至关重要。本书深入探讨了反应-分离耦合系统的设计，例如膜反应器和反应蒸馏，这些技术通过实时移除产物或反应物来打破平衡限制，从而提升整体转化率。针对高负荷、高转化率下的催化反应，热量和传质的调控成为核心议题。我们分析了在催化剂床层中可能出现的“热点”现象及其对催化剂寿命和选择性的负面影响。随后，介绍了先进的反应器设计策略，如微反应器技术和优化床层填充密度，以实现更优的热量耗散和更均匀的流场分布。特别地，我们对时间尺度的调控进行了深入研究。这包括瞬态反应动力学的分析方法（如脉冲实验、反应物阶跃变化），用以区分不同步骤（吸附、表面反应、脱附）的速率控制步骤。理解这些动态行为是实现有效调控的前提，能够指导操作人员避免在不利于目标产物生成的停留时间窗口内操作。第四部分：先进表征与模型验证有效的系统调控依赖于精确的诊断。本书强调了原位/非原位表征技术在揭示“工作状态”下的催化剂行为中的不可替代性。我们详细介绍了如何利用原位X射线吸收谱（XAS）、拉曼光谱、反应气体红外光谱（DRIFTS）以及高分辨透射电子显微镜（HRTEM）等技术，实时监测活性位点的电子态变化、表面物种的演变以及纳米结构在反应条件下的重构过程。最后，本书将理论预测与实验观察相结合，强调了数据驱动的模型验证与迭代。通过结合密度泛函理论（DFT）计算所得的微观能垒数据，与宏观反应器动力学模型，我们可以构建出能够准确预测不同调控策略下系统表现的“数字孪生”模型。这种理论与实验的闭环反馈机制，是实现下一代高效、稳定多相催化系统的关键所在。《Regulated Systems for Multiphase Catalysis》不仅是对现有知识的汇编，更是一部面向未来挑战的路线图，它鼓励读者超越传统的试错法，转向基于第一性原理和系统工程的、可预测的催化剂设计与过程优化。