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出版者:

作者:陈学泽

出品人:

页数:306

译者:

出版时间:2008-5

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787503850257

丛书系列:

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• 无机化学
• 分析化学
• 化学
• 高等教育
• 教材
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• 理学
• 化学学科
• 实验
• 基础

工业催化剂的设计与应用 本书旨在全面、深入地探讨现代工业催化剂的原理、设计、制备、表征及其在各类化学工业过程中的实际应用。 催化技术是现代化学工业的基石，是实现能源高效利用、环境友好型生产以及高附加值化学品合成的关键技术。本书内容涵盖了从基础理论到前沿研究的广阔范围，力求为化工、材料、能源及环境领域的科研人员、工程师以及高年级学生提供一份详实的参考指南。 第一部分：催化理论基础与活性位点 本部分将系统回顾催化反应的宏观动力学与微观机理。我们将从热力学和动力学的角度阐述催化过程的本质，重点解析反应能垒、活性中心的概念及其在不同类型催化反应中的体现。 表面化学与吸附理论： 详细阐述了朗缪尔（Langmuir）、弗洛因德利希（Freundlich）等经典吸附等温线，并引入了更适用于复杂多相催化体系的动力学模型。深入分析了化学吸附和物理吸附的差异，以及不同吸附模式（线性、桥联、多点连接）对反应路径的调控作用。 电子结构与催化性能的关系： 基于密度泛函理论（DFT）计算方法，探讨了金属、金属氧化物和半导体材料的电子态密度、费米能级与催化活性的内在联系。特别关注了d带中心理论在贵金属催化剂性能预测中的应用，以及载体效应对金属纳米粒子电子结构的间接影响。 活性位点的识别与表征： 介绍了多种先进的原位（In-situ）和准原位（Operando）表征技术，用于实时监测催化反应过程中活性位点的形成、演变和失活机制。包括：高分辨透射电子显微镜（HRTEM）观察纳米粒子尺寸分布与晶面暴露；X射线光电子能谱（XPS）分析表面价态变化；傅里叶变换红外光谱（FTIR）监测表面物种和吸附强度；以及脉冲化学吸附实验确定金属分散度和酸碱性位点数量。 第二部分：催化剂的设计与制备技术 本部分聚焦于如何通过精确的合成策略来构筑具有特定形貌、尺寸和组分的催化剂结构，以优化其性能。 多相催化剂的载体设计： 详细论述了惰性载体（如$ ext{Al}_2 ext{O}_3, ext{SiO}_2, ext{TiO}_2, ext{ZrO}_2$）对催化剂性能的关键作用，包括提高比表面积、改善机械强度、控制活性组分分散度以及提供强酸/强碱性位点。着重分析了介孔材料（如$ ext{MCM}-41, ext{SBA}-15$）在传质控制反应中的优势。 贵金属与非贵金属催化剂的制备： 系统比较了浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积（CVD）法在制备高分散性金属催化剂中的优劣。特别引入了单原子催化剂（SACs）的最新制备技术，如原子层沉积（ALD）和热解法，以实现对金属原子位点的最大化利用和精确调控。 氧化物催化剂的结构调控： 探讨了如何通过固溶、掺杂、表面羟基化等方式，精细调控金属氧化物（如$ ext{V}_2 ext{O}_5, ext{Fe}_2 ext{O}_3, ext{CeO}_2$）的晶体结构、氧空位浓度和表面酸碱性，以适应特定的氧化还原反应需求，如选择性催化氧化（SCO）。 新型催化剂结构： 深入介绍了几何限域催化剂（如纳米棒、纳米片、单晶催化剂）的设计理念，它们如何通过暴露特定的晶面来选择性地促进反应路径。同时，也讨论了纳米复合材料和核壳结构催化剂在提高稳定性和抗烧结能力方面的进展。 第三部分：核心工业催化过程应用 本部分将理论与实践紧密结合，展示了先进催化剂在几个关键工业领域中的应用案例。 能源转化催化： 重点分析了化石燃料清洁利用中的催化技术。包括：石油炼制中的加氢脱硫（HDS）和加氢脱氮（HDN）催化剂的设计，重点是硫中毒机理和对$ ext{CoMo/Al}_2 ext{O}_3$催化剂性能的优化；以及甲烷干重整（DRM）和煤制油过程中的高效催化剂体系，关注积碳的抑制机制。 绿色化学与环境催化： 详述了空气污染控制和水处理中的催化技术。详细分析了汽车尾气净化中的三元催化器（TWC）的贵金属负载策略和氧气存储能力（OSC）的优化；以及对挥发性有机物（VOCs）的低温催化燃烧技术，特别是基于金、铂或复合氧化物的催化剂。 光催化与电催化： 介绍了新兴的驱动催化技术。在光催化方面，重点讨论了$ ext{TiO}_2$及其表面改性对可见光响应性的提升，以及在光催化水分解制氢和二氧化碳还原中的应用。在电催化领域，分析了析氧反应（OER）和析氢反应（HER）的电极材料设计，包括过渡金属磷化物和镍铁氢氧化物在碱性介质中的性能提升。 第四部分：催化剂的失活、再生与过程控制 成功的工业催化需要理解并应对催化剂的寿命限制问题。 失活机理： 系统分类了催化剂失活的主要原因：烧结（导致金属粒径增大）、积碳（表面被碳沉积物覆盖）、毒化（如被硫、氯等物质不可逆占据活性位点）和相变（催化剂结构热力学不稳定）。 催化剂再生技术： 介绍了针对不同失活原因的再生方法，如氧化焙烧法（去除积碳）、化学浸渍法（去除毒物）和还原处理（恢复金属活性态）。并讨论了如何通过催化剂设计来提高其固有的抗积碳和抗烧结能力。 反应器工程与过程放大： 讨论了催化反应器（固定床、流化床、浆态床）的选择对催化剂性能表现的影响，特别是传热和传质限制如何影响实际产率。强调了优化操作条件（温度、压力、空速）以维持催化剂的长期稳定性和选择性的重要性。 全书结构严谨，内容翔实，配有大量最新的科研数据、精细的反应机理图和工业流程示意图，旨在成为一本具有高度实用价值的专业参考书。

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说实话，这本书的实验部分写得相当详尽，这点我非常欣赏。很多教材对实验操作的描述总是那么简略，等你真到了实验室里，面对复杂的仪器和试剂，常常会手足无措。但这本《无机及分析化学》的实验指导部分，简直就像一位经验丰富的老教师在手把手地教你。它不仅列出了详细的步骤、所需的试剂和仪器的规格，更重要的是，它还对每一步背后的化学原理进行了深入的剖析，告诉你“为什么”要这么操作，如果操作不当会产生什么后果。我记得有一次做滴定实验，按照书上的指引操作，精确度比以前提高了很多。尤其是关于误差分析和数据处理那几章，写得非常专业和透彻，让我明白了“分析化学”的精髓不仅仅在于得到一个结果，更在于对这个结果的可靠性的评估。对于准备考研或者未来想从事科研工作的同学来说，这本书在实验操作和方法学上的指导价值，甚至可能超过了理论部分的学习价值。

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这本书最让我感到“贴心”的地方，在于它对学习路径的引导和对学生常见误区的及时纠正。很多化学书写得很“硬”，知识点之间缺乏必要的过渡和衔接，读起来总觉得生硬和孤立。然而，在《无机及分析化学》中，作者非常善于在章节之间建立起清晰的逻辑链条。比如，在前面对酸碱理论的铺垫之后，在讲解沉淀平衡时，会立刻回顾并深化对活度概念的理解，这种前后呼应的设计，极大地增强了知识的系统性和内聚力。此外，书中还穿插了许多“注意”、“误区提醒”的小栏目，这些地方往往直指我们初学者最容易犯错的地方，比如区分摩尔浓度与有效浓度，或是对热力学和动力学参数的混淆。这些细微之处的处理，体现了编著者深厚的教学经验，真正做到了站在读者的角度去编写教材，极大地提高了学习效率。

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从内容更新的角度来看，这本书紧跟学科前沿的步伐，这一点对于化学这种发展迅速的领域至关重要。虽然无机化学的基础理论相对稳定，但分析化学领域的新技术、新方法层出不穷。我注意到书中加入了关于现代仪器分析技术的一些介绍，比如高分辨质谱、电化学分析的新进展等，这些内容在老旧的教材中是很难找到的。这表明编著者并非仅仅满足于介绍经典的“湿化学”方法，而是致力于为读者提供一个全面、现代的化学视角。对于我们这些身处信息爆炸时代的学习者来说，能够接触到这些前沿知识，无疑能让我们对未来化学领域的发展趋势有一个更准确的把握。这本书的视野之开阔，确保了它在未来很长一段时间内仍能作为一本有参考价值的经典教材。

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这本书的装帧和排版设计也值得一提，它充分体现了现代教材的先进理念。纸张的质感很好，阅读起来不容易产生视觉疲劳，长时间伏案研读也不会觉得刺眼。更重要的是，图表的运用达到了教科书级别的水准。那些复杂的分子轨道图、晶格结构示意图，线条清晰，色彩搭配合理，有效地降低了理解的难度。很多时候，一个精妙的图示胜过千言万语的文字描述。比如在介绍过渡金属配合物时，书里提供的三维结构图和电子排布图配合得天衣无缝，让我很快就理解了配位场理论的核心思想。此外，书后的习题设计也很有层次感，从基础概念的巩固，到复杂计算和综合应用，难度循序渐进，能够有效地检验学习效果。我个人认为，教材的物理呈现质量，在一定程度上影响着读者的学习热情，而这本教材在这方面做得相当出色，让人愿意去翻阅和收藏。

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这本厚厚的《无机及分析化学》简直是化学学习路上的“宝典”。我一开始拿到这本书的时候，光是目录就让我有点望而生畏，那些复杂的化学方程式、陌生的晶体结构图，感觉像是面对一座难以逾越的大山。然而，一旦真正沉下心来，跟着书里的思路一步步走，就会发现作者的讲解方式非常清晰，逻辑性极强。它不仅仅是罗列知识点，更像是带着你做一次深入的“化学之旅”。比如讲到元素周期律的时候，书里不仅仅是告诉你元素性质的变化规律，还结合了大量的实例和深入的理论分析，让你明白“为什么”会是这样，而不是死记硬背。特别是对于那些抽象的概念，比如量子力学在原子结构中的应用，作者用了很多形象的比喻和图示来辅助理解，这对于我这种初期对理论物理有点吃力的读者来说，简直是救星。读完前几章，我对无机化学的基础概念已经有了非常扎实的掌握，为后续学习其他分支学科打下了坚实的基础。这本书的深度和广度都让人印象深刻，感觉完全值回票价。

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