催化科學與工程應用基礎

1 緒論
1.1 催化理論的形成與發(fā)展
1.2 催化作用的定義與特征
1.3 催化劑性能評價參數(shù)
1.3.1 催化活性
1.3.2 催化選擇性
1.3.3 催化穩(wěn)定性
1.4 催化反應的類型
1.5 催化劑分類和作用模式
習題
2 固體催化劑的結(jié)構(gòu)基礎
2.1 晶型固體中鍵合結(jié)構(gòu)類型
2.1.1 離子晶體
2.1.2 金屬晶體
2.1.3 共價晶體
2.1.4 分子晶體
2.1.5 氫鍵晶體
2.2 晶體結(jié)構(gòu)
2.2.1 點陣、晶格及其標記
2.2.2 晶向、晶面及其標記
2.2.3 金屬晶體的結(jié)構(gòu)
2.2.4 體相和表相結(jié)構(gòu)的不完整性
2.3 分子表面化學
2.3.1 潔凈固體表面的集合結(jié)構(gòu)特征
2.3.2 潔凈固體表面的弛豫與重構(gòu)
2.4 固體能帶結(jié)構(gòu)簡介
習題
3 吸附與催化
3.1 物理和化學吸附
3.2 吸附熱力學和吸附曲線
3.2.1 吸附熱力學
3.2.2 吸附曲線
3.3 吸附等溫式和吸附等溫曲線
3.3.1 Langmuir吸附等溫式
3.3.2 Henry和Freundlich吸附等溫式
3.3.3 Brunauer-Emmett-Teller吸附等溫式
3.3.4 吸附等溫線及其分類
3.3.5 吸附滯后
3.4 吸附動力學模型
3.5 金屬對氣體的化學吸附能力
3.5.1 金屬表面上的化學吸附
3.5.2 氣體在半導體上的化學吸附
3.6 多相催化的反應步驟
3.6.1 外擴散與外擴散系數(shù)
3.6.2 內(nèi)擴散與內(nèi)擴散系數(shù)
習題
4 催化劑與催化作用
4.1 酸、堿催化劑及其催化作用
4.1.1 酸、堿的定義
4.1.2 固體表面酸堿性質(zhì)
4.1.3 酸、堿中心的形成與結(jié)構(gòu)
4.1.4 固體酸（堿）催化機理-碳正（負）離子機理
4.2 雜多酸及其催化作用
4.2.1 雜多酸的典型結(jié)構(gòu)
4.2.2 雜多酸的性質(zhì)和應用
4.3 離子交換樹脂催化劑及其催化作用
4.3.1 離子交換樹脂的種類
4.3.2 離子交換樹脂的主要性能
4.3.3 .離子交換樹脂的催化作用
4.4 .分子篩催化劑及其催化作用
4.4.1 分子篩的結(jié)構(gòu)
4.4.2 分子篩的催化性能
4.5 MOF催化劑及其催化作用
4.5.1 IRMOF系列
4.5.2 ZIF系列
4.5.3 HKUST系列
4.5.4 MIL系列
4.5.5 PCN系列
4.6 金屬催化劑及其應用
4.6.1 金屬表面化學鍵的研究理論
4.6.2 金屬催化劑催化活性的經(jīng)驗規(guī)則
4.6.3 負載型金屬催化劑的催化活性
4.6.4 金屬簇狀物催化劑
4.6.5 合金催化劑及其催化作用
4.6.6 金屬膜催化劑及其催化作用
4.7 金屬氧化物及硫化物催化劑及其應用
4.7.1 過渡金屬氧化物催化劑的結(jié)構(gòu)類型
4.7.2 半導體的能帶結(jié)構(gòu)和類型
4.7.3 金屬氧化物表面M=0鍵與催化活性和選擇性的關(guān)聯(lián)
4.7.4 復合金屬氧化物催化劑的結(jié)構(gòu)化學
4.7.5 金屬硫化物催化劑及其催化劑作用
習題
5 催化劑的制備與應用
5.1 催化劑的常規(guī)制備方法
5.1.1 混合法
5.1.2 沉淀法
5.1.3 浸漬法
5.1.4 離子交換法
5.2 新發(fā)展的催化劑制備方法
5.2.1 溶膠-凝膠法
5.2.2 微乳液法
5.2.3 超臨界法
5.2.4 熱熔融法
5.2.5 微波法
5.2.6 等離子體法
5.3 工業(yè)催化劑的成型
5.3.1 壓片成型
5.3.2 擠條成型
5.3.3 油中成型
5.3.4 噴霧成型
5.3.5 轉(zhuǎn)動成型
習題
6 催化劑表征技術(shù)
6.1 催化劑的表面組成分析
6.1.1 X射線光電子能譜
6.1.2 原子光譜
6.1.3 二次離子質(zhì)譜
6.1.4 俄歇電子能譜
6.1.5 電子能量損失譜
6.2 催化劑的體相組成分析
6.2.1 離子色譜
6.2.2 電感耦合等離子體光譜
6.2.3 特征X射線能譜
6.2.4 熱分析技術(shù)
6.2.5 紫外可見分光光度計
6.3 催化劑的物相結(jié)構(gòu)分析
6.3.1 X射線衍射光譜
6.3.2 紅外吸收光譜
6.3.3 拉曼光譜
6.3.4 核磁共振譜
6.3.5 電子背散射行射
6.3.6 穆斯堡爾譜
6.3.7 同步輻射
6.4 催化劑對不同物種的吸附、脫附能力及吸附中心密度
6.4.1 程序升溫脫附
6.4.2 程序升溫氧化
6.4.3 程序升溫氫化
6.4.4 程序升溫表面反應
6.4.5 程序升溫還原
6.5 催化劑微觀形貌、分散度以及分布的方法
6.5.1 掃描電子顯微鏡分析
6.5.2 透射電子顯微鏡分析
6.5.3 掃描隧道顯微鏡分析
6.5.4 原子力顯微鏡分析
習題
7 光催化
7.1 光催化原理
7.2 光催化還原及氧化水
7.3 光催化CO還原
7.4 光催化污染治理
7.4.1 有害氣體的光催化轉(zhuǎn)化
7.4.2 水污染物的光催化轉(zhuǎn)化
7.5 光催化有機合成
7.5.1 光催化苯直接羥基化制苯酚
7.5.2 可見光驅(qū)動C—H鍵的直接胺化反應
7.5.3 光催化固氮
7.5.4 光催化還原硝基苯
習題