Molecular Sieves pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Rosemarie Szostak

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:1997

价格:USD 219.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780751404807

丛书系列:

图书标签:

Molecular Sieves
Zeolites
Adsorption
Catalysis
Separation
Drying
Gas Purification
Chemical Engineering
Materials Science
Porous Materials

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具体描述

The porous structure of molecular sieves, combined with their chemical composition, makes them uniquely suitable for use as catalysts or catalytic supports. As such, the materials are used in a wide range of chemical reactions, and as components of formulated products. The shape selectivity of the materials further enhances their chemical usefulness, and exploitation of their unique absorption properties holds the key to improving their catalytic properties. To that end, great efforts are being made to find new of different molecular sieves, with altered or tailored structures or chemical composition. The synthesis and characterisation of molecular sieve materials is a considerable challenge, testing both the chemist's understanding and practical skills.In a thorough overhaul of the very successful first edition of this book, the author guides the reader in the basics of sieve structure, synthesis and characterisation, and points the way to the development of new or improved sieve materials. By covering both the principles and practical aspects of sieve synthesis and characterisation, professional chemists, particularly those involved in industrial research and development, will find this book an essential guide to the current state-of-the-art, and a useful starting point in their own research. Academic chemists, including postgraduate students, will find this book an invaluable guide to this exciting and important area of chemistry.

晶体学与材料科学前沿探索：新型多孔材料的合成、结构与应用本书籍以材料科学、化学工程和凝聚态物理为交叉领域，深度探讨了近年来新兴的一类具有高度有序微孔结构的无机或有机-无机杂化材料——新型多孔晶体材料（New Porous Crystalline Materials）的合成策略、结构解析技术及其在能源、环境和催化领域的革命性应用。 --- 第一章：多孔晶体材料的理论基石与发展脉络本章系统回顾了多孔晶体材料的理论基础，重点阐述了孔隙结构与宏观性能之间的内在联系。我们将从晶格热力学、表面能理论以及分子筛效应（Molecular Sieving Effect）的经典定义出发，探讨如何通过精确调控晶格参数来控制孔径分布和拓扑结构。 1.1 经典多孔材料的回顾与局限性：简要概述沸石、活性炭和氧化铝等传统材料的结构特点、合成瓶颈及在特定高要求应用中的不足。 1.2 新兴多孔材料的定义与分类：引入金属-有机框架材料（MOFs）、共价有机框架材料（COFs）、多孔聚合物（Porous Polymers）以及新型无定形介孔材料的结构定义。重点区分这些材料在晶态有序性、化学稳定性和孔隙率上的差异。 1.3 结构拓扑学与网络构建：深入探讨多孔晶体的拓扑结构（如pcu, rtl, dia等）的数学描述。介绍连接体（Linkers）和节点（Nodes）的设计原则，如何实现结构多样性和功能性的耦合。第二章：合成化学的精准控制：从理性设计到高通量筛选材料的性能与其合成过程中的热力学和动力学控制息息相关。本章聚焦于实现特定结构和形貌多孔晶体的精密合成方法学。 2.1 溶剂热/水热合成技术优化：详细分析反应温度、压力、pH值和停留时间对晶体生长、形貌演变（如纳米片、纳米棒、微球）及缺陷控制的影响。讨论“温和条件合成”策略在减少能源消耗和提高产率方面的突破。 2.2 模板法与限域生长：探讨有机/无机模板剂在诱导形成特定孔径结构中的作用。分析限域反应环境（如微乳液、离子液体）如何调控成核和晶化过程，以获得窄孔径分布的样品。 2.3 后合成修饰与结构调控：介绍如何利用配体交换、官能团修饰、二次晶化等策略，在保持原有骨架完整性的前提下，对孔道内表面进行化学功能化，以增强吸附选择性或催化活性。 2.4 机器学习与高通量合成：引入计算化学和人工智能在预测新型多孔骨架合成可行性、优化反应条件方面的应用案例，展示未来材料发现的趋势。第三章：结构表征的尖端技术：洞察微观世界的细节对多孔晶体的深入理解离不开精确的结构解析。本章详细介绍了用于确定晶体结构、孔隙尺寸和化学环境的先进表征技术。 3.1 衍射技术精析：重点介绍X射线单晶衍射（SC-XRD）在确定de novo结构中的决定性作用，以及粉末X射线衍射（PXRD）在晶相识别、结晶度评估和结构精修（Rietveld Refinement）中的应用。 3.2 孔隙结构与表面积测量：深入分析气体吸附等温线（N2, Ar, H2, CO2）的物理化学意义，包括BET法、Langmuir法和密度泛函理论（DFT）计算在孔容、孔径分布解析中的精确应用。讨论高压吸附在评估材料储气能力中的重要性。 3.3 谱学方法揭示化学环境：详细阐述固态核磁共振（Solid-State NMR）在区分不同配位环境和晶体缺陷方面的能力。结合傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱，分析骨架中官能团的振动模式与稳定性的关系。 3.4 电子显微学：高分辨率成像：探讨透射电子显微镜（TEM/STEM）在直接成像晶体缺陷、观察纳米尺寸材料形貌以及利用能量色散X射线谱（EDS）进行元素映射分析的关键技术。第四章：多孔晶体材料在能源转化与储存中的应用本章集中探讨这些具有定制化孔径和表面化学特性的材料在解决全球能源挑战中的潜力。 4.1 气体储存与分离：储氢技术：分析不同孔径MOFs和COFs对H2的物理吸附机理，讨论如何通过优化骨架材料与H2的相互作用能（-ΔHads）来提升低温和中温条件下的储氢密度。碳捕集与利用（CCU）：聚焦于胺基官能化材料对CO2的选择性吸附，比较其在循环稳定性、吸附容量和再生能耗方面的优势。轻烃分离：阐述利用亚纳米级孔道实现C2/C3烃类（如乙烷/乙烯，丙烷/丙烯）的动力学分离或选择性吸附过程。 4.2 电化学储能：探讨多孔晶体作为固态电解质、锂离子电池或钠离子电池的电极材料所展现出的离子传导性能和结构稳定性。第五章：环境修复与催化领域的前沿突破多孔晶体材料因其高比表面积、可调谐的酸碱位点和优秀的化学稳定性，正成为环境科学和催化领域的关键载体。 5.1 高效催化剂载体与活性位点构建：异相催化：讨论如何将贵金属纳米颗粒（如Pd, Pt）或单原子锚定在MOF/COF的孔道或节点上，以实现高分散性和优异的抗烧结能力。重点解析其在选择性氧化、加氢反应中的催化循环。光催化分解：介绍具有合适带隙结构的半导体多孔晶体在可见光驱动的水分解制氢和污染物降解中的应用机制。 5.2 污染物吸附与去除：重点研究这类材料对水体中有机污染物（如药物残留、染料）和重金属离子的超高容量吸附机理，以及在酸性或复杂水体环境下的稳定性表现。 5.3 传感器技术：分析孔道材料的结构变化（如孔道堵塞或配体脱嵌）如何导致荧光信号、电阻或电化学信号的显著变化，从而实现对痕量挥发性有机物（VOCs）或湿度的高灵敏度检测。结语：迈向功能化与规模化制备的挑战本书最后总结了当前多孔晶体材料领域面临的主要挑战：如何从实验室小批量合成走向工业化规模、低成本生产，以及如何进一步增强材料在苛刻环境（高温、强酸/碱、机械应力）下的长期稳定性，为下一代功能性吸附剂和催化剂的实际应用铺平道路。 --- 目标读者：材料科学、化学工程、应用化学、物理化学等相关专业的研究生、博士后、资深科研人员以及致力于新型功能材料研发的工程师。本书内容要求读者具备基础的晶体学和物理化学知识。