Mechanisms in Homogeneous and Heterogeneous Epoxidation Catalysis pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Oyama, S. Ted 编

出品人:

页数:528

译者:

出版时间:2008-9

价格:1505.00

装帧:

isbn号码:9780444531889

丛书系列:

图书标签:

• Epoxidation
• Homogeneous catalysis
• Heterogeneous catalysis
• Catalysis
• Oxidation
• Reaction mechanisms
• Organic chemistry
• Transition metal chemistry
• Environmental chemistry
• Green chemistry

《催化反应机理研究：新视角与前沿进展》 本书深入探讨了当代催化科学领域中至关重要的几个方面，尤其聚焦于理解催化反应背后的微观机制，并在此基础上展望未来的研究方向。我们将从多个角度剖析催化剂的设计、活性中心的形成、反应路径的演变，以及产物选择性的调控，旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解如何通过精细控制催化过程，实现更高效、更绿色的化学转化。 第一部分：计算化学在催化机理研究中的应用 计算化学已成为现代催化研究不可或缺的工具。本部分将详细介绍密度泛函理论（DFT）等量子化学计算方法如何被应用于解析催化反应的能量学、过渡态结构以及电子密度变化。我们将通过一系列经典和前沿的催化体系案例，展示计算化学如何帮助研究人员： 阐明活性中心的电子结构与配位环境： 了解金属中心、配体与反应物之间的相互作用，预测并解释催化剂的活性。 绘制反应能垒与反应路径： 精确计算关键中间体和过渡态的能量，揭示反应发生的优势路径，识别速率决定步骤。 预测催化剂的稳定性与失活机制： 通过模拟不同条件下催化剂的结构变化，预测其在长期使用过程中的稳定性，并为提高催化剂寿命提供理论依据。 设计新型催化剂： 基于计算模拟的结果，指导实验研究者理性设计具有特定活性和选择性的新型催化剂。 我们将特别关注如何将计算化学结果与实验数据（如光谱学、动力学测量）进行有效结合，形成计算与实验相互验证、相互促进的研究模式。 第二部分：原位与时间分辨光谱技术在催化研究中的前沿应用 传统的催化机理研究往往依赖于对反应前后催化剂和产物的表征，这难以捕捉到瞬息万变的反应过程。本部分将聚焦于原位（In-situ）和时间分辨（Time-resolved）光谱技术，展示它们如何为理解动态催化过程提供前所未有的洞察力。 原位X射线吸收光谱（XAS）： 介绍如何利用原位XAS技术实时监测催化剂在反应气氛和温度下的氧化态、配位环境以及近邻原子结构的变化，揭示活性物种的演变。 原位红外（IR）与拉曼光谱（Raman）： 阐述这些技术如何识别吸附在催化剂表面的反应中间体，追踪官能团的转化，以及监测表面酸碱位点的变化。 时间分辨光谱（如时间分辨红外、飞秒光谱）： 探讨如何利用超快光谱技术捕捉催化反应中瞬时的电子转移、能量弛豫以及化学键的断裂与形成过程，深入理解光催化、电催化等过程中光激发态的演化。 多光谱联用与数据解析： 强调不同原位光谱技术之间的协同作用，以及如何利用先进的数据分析方法（如主成分分析PCA）从复杂的谱学数据中提取有价值的机理信息。 本部分将通过具体的催化转化过程（如CO氧化、氢气析出、选择性氧化等）案例，说明这些前沿光谱技术如何帮助研究者“看到”看不见的反应细节，从而更精准地理解催化机制。 第三部分：多相催化中的界面科学与活性位点调控 多相催化是工业生产中应用最广泛的催化形式。理解多相催化剂表面与气相或液相反应物之间的界面行为，对于设计高效催化剂至关重要。本部分将深入探讨： 界面电子结构与协同效应： 分析金属-载体界面、金属-金属间化合物界面、以及氧化物表面缺陷等界面的电子特性，揭示其对反应活性的影响。 活性位点的识别与表征： 介绍多种表征手段（如高分辨透射电子显微镜HRTEM、X射线光电子能谱XPS、表面X射线衍射SXRD等）如何用于精确识别和表征不同类型的活性位点（如边缘位点、缺陷位点、纳米颗粒顶端位点）。 纳米结构催化剂的设计与性能优化： 探讨如何通过精确控制纳米催化剂的尺寸、形貌、晶面取向以及组分，调控其表面活性位点的密度和性质，实现对反应选择性和活性的优化。 催化过程中的结构重构与失活： 分析在实际工作条件下，多相催化剂表面可能发生的结构重构、积碳、烧结等失活过程，并讨论如何通过材料设计和反应条件优化来提高催化剂的稳定性。 第四部分：新型催化材料与未来催化方向展望 本部分将目光投向催化科学的未来，介绍和展望几类新型催化材料及其在应对全球挑战中的潜力，并探讨未来催化研究的关键方向： 单原子催化剂（SACs）： 深入剖析单原子催化剂的设计理念、独特的电子结构以及在各种催化反应中的优异性能，探讨其在提高原子利用率和实现极致选择性方面的优势。 金属有机框架（MOFs）与共价有机框架（COFs）作为催化剂： 介绍这些多孔材料的可设计性、高比表面积以及可调控的孔道环境，展示其在多相催化、光催化、电催化等领域的应用前景。 二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）作为催化剂： 探讨其独特的层状结构和电子性质如何赋予其特殊的催化活性，以及在能源转化和环境治理中的应用潜力。 机器学习与人工智能在催化剂发现中的应用： 展望如何利用大数据和人工智能技术加速新型催化剂的设计、筛选以及反应机理的预测，推动催化科学进入智能时代。 面向可持续发展的绿色催化： 强调催化科学在解决能源危机、环境污染等全球性挑战中的核心作用，展望未来催化研究如何更多地关注可再生能源转化、碳捕获与利用、生物质转化以及环境友好型催化剂的开发。 本书的编写旨在为化学、化工、材料科学等领域的科研人员、研究生以及对催化科学感兴趣的读者提供一个系统性的学习平台。通过理论计算、前沿实验技术和新型材料的结合，我们期望能够激发新的研究思路，推动催化科学的不断发展，为解决人类面临的重大挑战贡献力量。

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这本关于催化剂的书籍，着实让我眼前一亮。从内容上看，它不仅仅停留在对基本反应机制的陈述上，更深入地探讨了反应过程中分子的动态行为。我尤其欣赏作者对于“界面效应”的细致剖析，无论是均相催化体系中配体与金属中心的相互作用，还是多相催化中活性位点与载体材料的协同作用，都被描绘得栩栩如生。书中对计算化学方法的应用也非常到位，结合实验数据，提供了一套完整的理论框架来解释观察到的现象。举例来说，对于氧原子转移路径的量子化学计算，其详细程度远超我预期的深度，这对于希望深入理解反应活性的研究人员来说，无疑是一笔宝贵的财富。此外，书籍的结构安排也十分合理，从基础理论到复杂的体系构建，逻辑递进非常自然，使得即便是初学者也能逐步建立起对催化过程的系统认知。

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整体而言，这本书的价值在于其对“机制”二字的极致追求。它不仅仅是在讨论催化剂本身，更是在探讨催化过程中能量和物质的流动规律。书中涵盖的案例十分广泛，从早期的有机过氧化物到现代的金属有机框架（MOFs）在氧化反应中的应用，展示了该领域跨越数十年的发展轨迹。对于那些希望将自己研究领域与更广阔的催化化学背景联系起来的科研人员来说，这本书提供了一个极佳的参照系。它强迫读者跳出日常实验的狭隘视角，从更基础的化学原理上去审视催化现象，对于培养严谨的科学思维大有裨益。

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这本书的图表质量和信息密度简直是令人咋舌。大量的分子轨道图、反应坐标图以及光谱数据分析图表，清晰地展示了抽象的化学过程。我注意到作者在处理立体化学效应时，使用了非常精妙的投影图和空间模型，使得读者能够直观地把握过渡态的几何构型对选择性（比如对映选择性或区域选择性）的影响。与其他教科书不同的是，它似乎更侧重于展示“为什么”会发生某种特定的反应路径，而不是简单地罗列“发生”了什么反应。这种深度挖掘使其在学术价值上远超一般综述性质的文献集合，它更像是一份经过高度提炼和整合的、具有独特见解的专著。

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阅读体验方面，这本书的文字风格着实考验读者的耐心，但回报也是丰厚的。它采取了一种非常严谨和学术化的叙述方式，每一个论点都建立在扎实的文献基础之上，引用的参考文献几乎涵盖了近三十年的经典与前沿工作。这种密集的知识密度要求读者必须全神贯注，稍有走神就可能错过关键的逻辑转折点。我特别喜欢作者在引入新概念时所采用的类比手法，虽然整体语调偏向晦涩，但这些关键的比喻像黑夜中的灯塔，为复杂的电子结构变化提供了直观的理解入口。然而，对于那些偏向于快速获取操作指南的读者来说，这本书可能显得有些过于“理论化”了，它更像是一部深入的原理手册而非操作手册。整体而言，这是一部适合有一定背景知识的化学专业人士进行深度钻研的著作。

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我对书中关于催化剂稳定性和失活机制的探讨印象最为深刻。在实际的工业应用中，催化剂的寿命往往是制约经济效益的关键因素。这本书没有回避这些“不完美”的方面，而是系统地梳理了导致催化剂活性下降的各种化学和物理过程，比如烧结、积碳、或催化剂结构在反应条件下的重构。作者不仅描述了现象，还尝试从分子层面揭示这些过程的驱动力。例如，对于某些氧化反应中可能发生的均相/非均相转化，书中通过对比不同溶剂效应下的能垒差异，给出了颇具说服力的解释。这部分内容极大地拓宽了我对催化剂设计理念的认识，不再仅仅关注提高初始活性，更要着眼于建立长效、稳健的催化体系。

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