Modern Heterogeneous Oxidation Catalysis pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Mizuno, Noritaka

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2009-6

价格:1845.00 元

装帧:

isbn号码:9783527318599

丛书系列:

图书标签:

• Catalysis
• Heterogeneous Catalysis
• Oxidation
• Surface Chemistry
• Materials Science
• Chemical Reactions
• Nanomaterials
• Environmental Catalysis
• Energy Catalysis
• Reaction Mechanisms

《现代多相氧化催化》—— 催化领域的前沿探索与实践指南 在浩瀚的化学科学体系中，催化扮演着至关重要的角色，它如同化学反应的“魔法师”，在不改变自身性质的前提下，显著提高反应速率，降低反应活化能，甚至引导反应走向特定的产物。而在众多催化分支中，多相氧化催化以其在工业生产中的广泛应用和巨大的环境效益，成为了研究的热点和难点。本书《现代多相氧化催化》正是这样一本旨在系统梳理、深入剖析、并展望未来多相氧化催化领域发展脉络的著作，它不仅为研究者提供了坚实的理论基础和前沿的研究思路，更为工程师和实际操作人员提供了宝贵的实践指导。 一、 跨越学科，汇聚智慧：多相氧化催化为何如此重要？ 多相氧化催化，顾名思义，是指反应物（通常是气体或液体）与固体催化剂之间发生的氧化反应。这类反应的独特之处在于，反应相与催化剂相不同，这使得在设计和优化催化剂方面拥有更大的灵活性，也带来了更复杂的传质和传热问题。其重要性体现在以下几个方面： 工业生产的基石： 从烯烃的环氧化到芳烃的氧化，从有机物的脱氢到污染物的催化燃烧，多相氧化催化几乎贯穿了整个石油化工、精细化工、材料科学、以及环境保护等国民经济的关键领域。例如，乙烯氧化制环氧乙烷，这是生产聚酯纤维、乙二醇的重要中间体；丙烯选择性氧化制丙烯酸，是合成高分子材料、涂料、粘合剂的重要单体；甲烷氧化制甲醇，是合成氨、甲醛等基础化工产品的关键步骤。这些巨量化学品的生产，都离不开高效、经济的多相氧化催化剂。 环境治理的利器： 随着工业化进程的加速，环境污染问题日益严峻。多相氧化催化技术在治理空气和水体污染物方面发挥着不可替代的作用。例如，汽车尾气的催化转化器，利用贵金属催化剂将有毒的CO、NOx、未燃尽碳氢化合物转化为无害的CO2、N2、H2O；工业废气中的有机挥发性化合物（VOCs）可以通过催化燃烧技术进行净化；含油废水中的有机污染物也可以通过催化氧化进行降解。这些技术的应用，极大地降低了工业生产对环境的负面影响。 可持续发展的驱动力： 传统化学过程往往依赖于化石燃料，且伴随着大量的能源消耗和污染物排放。多相氧化催化在推动化学工业向绿色化、可持续化发展方面扮演着关键角色。例如，利用可再生资源（如生物质）中的氧气进行选择性氧化，开发低能耗、高原子经济性的反应路径，以及利用光催化、电催化等新兴技术，都将为能源和化学品的生产开辟新的途径。 二、 深入解析，系统梳理：本书的核心内容框架 《现代多相氧化催化》旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架，其内容涵盖了从基础理论到前沿应用，从催化剂的设计到反应过程的优化，从表征手段到理论计算等多个维度。本书的编排逻辑清晰，层层递进，力求将复杂的科学概念以易于理解的方式呈现。 第一部分：多相氧化催化基础理论 氧化还原反应机理： 深入剖析氧化反应的基本原理，包括氧化剂的性质、电子转移过程、自由基的生成与转化等。重点介绍多相催化中常见的氧化机理，如Langmuir-Hinshelwood机理、Eley-Rideal机理等，以及它们在具体氧化反应中的应用。 催化剂的组成与结构： 详细阐述多相氧化催化剂的构成要素，包括活性组分（如过渡金属氧化物、贵金属）、载体（如氧化铝、二氧化硅、沸石）以及助剂的作用。深入探讨催化剂的晶体结构、表面缺陷、孔道结构以及它们的形貌对催化性能的影响。例如，不同晶面的活性差异，氧空位的形成与稳定，纳米结构对表面积和分散度的影响等。 反应动力学与传质传热： 探讨多相氧化反应的动力学模型，包括表面反应控制、扩散控制等，以及如何通过动力学分析来优化催化剂和反应条件。同时，强调传质（反应物向催化剂表面传输、产物从催化剂表面脱离）和传热（反应放热或吸热对反应速率的影响）在多相催化过程中的重要性，以及如何通过反应器设计和操作参数来克服传质传热的限制。 第二部分：关键多相氧化催化体系与应用 选择性氧化催化： 这是多相氧化催化领域的核心内容之一。本书将重点介绍几种具有代表性的选择性氧化反应，例如： 烯烃的环氧化： 以环氧乙烷、环氧丙烷的合成为例，讨论不同催化剂（如银基催化剂、多金属氧酸盐）的设计思路和性能特点。 芳烃的选择性氧化： 如苯的氧化制顺丁烯二酸酐，邻二甲苯的氧化制邻苯二甲酸酐，甲苯的氧化制苯甲醛或苯甲酸等。深入分析催化剂对产物选择性的影响机理。 醇和醛的氧化： 讨论醇类化合物氧化制醛、酸，以及醛类化合物氧化制酸等反应。 完全氧化与环境催化： 关注多相催化在有机物完全氧化和环境污染物净化方面的应用。 有机物的催化燃烧： 探讨不同有机物（如VOCs、CO）在不同催化剂（如贵金属、过渡金属氧化物）上的完全氧化过程，以及催化剂的抗中毒性能。 汽车尾气净化： 详细介绍三元催化转化器的工作原理，贵金属催化剂（Pt, Pd, Rh）的协同作用，以及载体和助剂的作用。 工业废气治理： 讨论催化氧化在处理含硫、含氮化合物以及其他有毒有害气体方面的应用。 新兴的多相氧化催化技术： 光催化氧化： 介绍TiO2、ZnO等半导体材料在光催化氧化水、空气中污染物的应用，以及提高光催化效率的策略。 电催化氧化： 探讨电催化氧化在废水处理、有机合成等方面的潜力。 生物质氧化催化： 关注利用可再生生物质资源进行选择性氧化，生产高附加值化学品或燃料。 第三部分：催化剂的设计、制备与表征 多相催化剂的设计原则： 结合实际应用需求，指导读者如何根据反应类型、目标产物以及环境友好的要求，设计出高性能的多相氧化催化剂。这包括理性设计、高通量筛选等策略。 先进的催化剂制备技术： 介绍浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、原子层沉积（ALD）等多种制备方法，并分析不同方法对催化剂结构和性能的影响。 催化剂的表征技术： 详述用于表征多相氧化催化剂的各类手段，包括： 结构表征： X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等，用于分析晶体结构、形貌和粒径。 表面性质表征： BET比表面积测定、X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）等，用于分析表面组成、价态和化学状态。 吸附与反应性表征： 程序升温脱附（TPD）、程序升温反应（TPR/TPG）等，用于研究催化剂对反应物的吸附行为和氧化还原性能。 原位/就地表征技术： 强调原位X射线吸收谱（XAS）、原位拉曼谱、原位红外谱等技术在揭示反应过程中催化剂结构和活性物种演变方面的关键作用。 第四部分：反应器设计与过程强化 多相催化反应器的类型： 介绍固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器等常见反应器的结构特点、优缺点以及适用范围。 过程强化技术： 探讨如何通过微反应器、膜反应器、超声波辅助、微波辅助等技术，提高反应效率、选择性，并降低能耗。 工业化应用中的挑战与机遇： 结合实际工业生产中的问题，如催化剂失活、能耗高、安全性等，探讨如何通过科学的研究方法和工程手段解决这些挑战，并抓住绿色化学带来的机遇。 第五部分：理论计算与模拟 密度泛函理论（DFT）计算： 阐述DFT在计算催化剂表面电子结构、吸附能、反应能垒等方面的作用，为理解催化机理提供理论支持。 分子动力学模拟： 介绍分子动力学模拟在研究催化剂表面动力学过程、扩散行为等方面的应用。 多尺度模拟： 探讨如何将不同尺度的模拟方法相结合，从原子尺度到宏观反应器尺度，建立更全面的催化过程模型。 三、 谁将受益于本书？ 《现代多相氧化催化》是一本为多方读者量身打造的专业书籍： 化学、化工、材料等相关专业的学生： 本书提供了系统扎实的理论基础，帮助学生建立对多相氧化催化领域的全面认知。 科研院所的研究人员： 本书梳理了该领域的最新进展和前沿动态，为研究者提供新的研究思路和方法，激发创新灵感。 工业界的工程师和技术人员： 本书提供了丰富的催化剂选择、制备、评价以及反应器设计和操作的实用信息，有助于优化现有工艺、解决生产难题，并开发新技术。 政策制定者和产业分析师： 本书有助于理解多相氧化催化技术在推动可持续发展、环境保护以及能源转型中的战略意义。 四、 展望未来：创新与挑战并存 多相氧化催化领域正处于一个蓬勃发展的时期。本书的出版，不仅是对该领域现有知识体系的一次系统梳理，更是对未来发展方向的深刻洞察。未来，更加高效、高选择性、长寿命、低成本、环境友好的多相氧化催化剂的开发，将是研究的重点。同时，将人工智能、大数据等先进技术引入催化剂的设计和工艺优化，也将成为重要的发展趋势。 《现代多相氧化催化》将成为您探索这一迷人领域的得力助手，引导您穿越复杂的科学迷宫，抵达创新的前沿。它不仅是一本参考书，更是一扇通往未知世界的窗户，期待您在这片广阔的催化天地中，发现无限可能。

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