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第1章 催化与环境1

1.1 催化和环境的关系1

1.2 环境催化的定义、研究对象和任务2

1.2.1 环境催化的定义2

1.2.2 环境催化的研究对象和任务2

参考文献5

第2章 环境催化基础及其研究方法6

2.1 概述6

2.2 催化作用和环境催化6

2.2.1 催化和环境催化的基本概念6

2.2.2 催化剂的组成13

2.2.3 催化剂常用制备方法16

2.3 催化剂的表征和研究方法20

2.3.1 基于吸附理论的催化剂常用表征方法20

2.3.2 基于光谱和能谱的催化剂常用表征方法28

2.3.3 催化剂的活性评价和催化反应器47

2.4 环境催化的特殊性及其研究方法51

2.4.1 环境催化的特殊性51

2.4.2 满足环境催化特殊性的研究方法53

2.5 结语65

参考文献65

第3章 移动源燃烧排放的多相催化净化70

3.1 概述70

3.2 汽油车尾气催化净化73

3.2.1 汽油车尾气排放特点74

3.2.2 汽油车排放污染物催化净化反应原理76

3.2.3 催化转化器77

3.2.4 汽油车排放污染控制三效催化剂的研究现状和发展81

3.2.5 新的超低排放催化净化技术和三效催化技术发展趋势96

3.3 柴油机和稀燃汽油机尾气催化净化101

3.3.1 柴油机和稀燃汽油机尾气后处理的必要性101

3.3.2 催化分解氮氧化物103

3.3.3 储存-还原氮氧化物105

3.3.4 选择性催化还原氮氧化物技术122

3.3.5 氧化催化剂和柴油机颗粒物削减技术144

3.3.6 柴油机氮氧化物和颗粒物组合净化四效催化剂148

3.4 清洁燃料车尾气催化净化150

3.4.1 CNG汽车尾气催化净化方法151

3.4.2 含氧燃料汽车尾气催化净化方法167

参考文献169

第4章 固定源燃烧排放的催化净化189

4.1 概述189

4.2 烟气选择性催化还原脱硝原理和技术191

4.2.1 选择性催化还原的工作原理193

4.2.2 选择性催化还原催化剂194

4.2.3 选择性催化还原催化反应机理211

4.2.4 选择性催化还原反应的动力学213

4.2.5 选择性催化还原系统及应用214

4.3 烟气催化脱硫234

4.3.1 二氧化硫的催化氧化234

4.3.2 二氧化硫的催化还原240

4.4 同时催化脱硫脱硝技术248

4.4.1 催化氧化二氧化硫同时还原氮氧化物248

4.4.2 同时催化氧化氮氧化物和二氧化硫252

4.4.3 同时催化还原氮氧化物和二氧化硫253

参考文献256

第5章 挥发性有机化合物和天然气的催化燃烧266

5.1 挥发性有机化合物催化燃烧266

5.1.1 概述266

5.1.2 VOCs催化燃烧268

5.1.3 VOCs催化燃烧工艺技术现状和发展274

5.1.4 VOCs排放控制技术未来发展趋势277

5.2 天然气催化燃烧及其工业应用技术277

5.2.1 天然气催化燃烧催化剂研究现状和进展277

5.2.2 贵金属催化燃烧催化剂279

5.2.3 非贵金属催化剂284

5.2.4 天然气催化燃烧工业应用技术研究现状和发展趋势294

5.3 结语307

参考文献307

第6章 室内空气催化净化319

6.1 概述319

6.2 室内空气光催化净化320

6.2.1 光催化原理320

6.2.2 光催化剂324

6.2.3 光催化反应器结构328

6.2.4 光催化活性的影响因素330

6.2.5 光催化净化室内污染物332

6.2.6 光催化室内空气净化技术的未来340

6.3 室内空气常温催化净化341

6.3.1 常温催化净化室内一氧化碳341

6.3.2 常温催化净化室内甲醛和VOCs352

6.3.3 低温等离子体协同催化技术361

6.3.4 常温催化净化室内微生物369

参考文献373

第7章 水处理过程中的多相催化384

7.1 概述384

7.2 光催化水处理技术384

7.2.1 二氧化钛光催化技术在水处理方面的应用385

7.2.2 多相光催化与生物氧化工艺组合处理有机物废水386

7.2.3 多相光催化消除水中病原微生物的研究389

7.2.4 二氧化钛光催化剂的固定化397

7.2.5 多相光催化技术的未来发展方向401

7.3 绿色催化新工艺——芬顿技术的发展及应用402

7.3.1 均相芬顿反应的发展402

7.3.2 多相芬顿催化氧化技术的发展410

7.4 臭氧催化氧化水处理技术425

7.4.1 臭氧在水处理中的应用425

7.4.2 多相催化臭氧化催化剂的研究进展427

7.4.3 多相催化臭氧化机理432

7.4.4 结论和展望435

7.5 湿式催化氧化技术436

7.5.1 湿式催化氧化技术的发展436

7.5.2 催化剂的研究现状437

7.5.3 在实际工业废水处理中的应用439

7.5.4 前景与展望443

7.6 双金属催化剂催化去除水中硝酸盐443

7.6.1 双金属催化还原硝酸根的原理444

7.6.2 反应动力学及反应机理445

7.6.3 双金属催化还原硝酸根的影响因素446

7.6.4 双金属催化还原技术的应用展望456

参考文献457

第8章 温室气体和臭氧层消耗物质的催化转化475

8.1 甲烷二氧化碳催化重整475

8.1.1 甲烷二氧化碳重整反应的热力学475

8.1.2 催化剂体系476

8.1.3 甲烷二氧化碳重整反应的动力学480

8.1.4 反应机理482

8.1.5 催化剂的失活和对策484

8.1.6 甲烷和二氧化碳的活化491

8.2 氧化亚氮的催化消除492

8.2.1 氧化亚氮的来源、危害和消除对策492

8.2.2 氧化亚氮直接催化分解反应及反应机理495

8.2.3 氧化亚氮的催化分解催化剂496

8.2.4 氧化亚氮的催化分解工业应用展望514

8.3 氯氟烃的无害化514

8.3.1 氯氟烃的来源、危害和消除对策514

8.3.2 氯氟烃的热催化分解516

8.3.3 氯氟烃的光催化分解519

8.3.4 氯氟烃的催化氢化脱氯无害化520

8.4 羰基硫的催化水解和氧化525

8.4.1 羰基硫的环境效应525

8.4.2 羰基硫的催化水解和氧化526

参考文献533

第9章 大气层中的环境催化过程556

9.1 概述556

9.1.1 大气层作为光和热反应器的特点556

9.1.2 非均相大气化学558

9.1.3 大气颗粒物563

9.2 非均相大气化学研究方法572

9.2.1 外场观测方法572

9.2.2 实验室研究方法575

9.2.3 模式研究方法583

9.3 大气层中的非均相光催化585

9.3.1 土壤表面的非均相光催化585

9.3.2 大气颗粒物表面的非均相光催化589

9.4 大气层中的热催化594

9.4.1 大气颗粒物表面与臭氧耗损相关的催化反应594

9.4.2 氮氧化物在大气颗粒物表面的非均相反应602

9.4.3 硫化物在大气颗粒物表面的非均相反应608

9.4.4 常见有机化合物在大气颗粒物表面的非均相反应617

参考文献630