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第一章 催化剂、催化作用和催化科学与技术1

1.1 催化剂和催化反应的重要性1

目录1

1.2 催化剂和催化作用的定义和特征2

1.2.1 催化剂和催化作用的定义2

1.2.2 催化剂和催化作用的特征3

1.3 催化作用、催化反应和催化剂的分类8

1.3.1 催化作用的分类8

1.3.2 催化反应的分类10

1.3.3 催化剂的分类11

1.4.1 催化剂的组成12

1.4 催化剂的组成和来源12

1.4.2 催化剂的来源13

1.5 催化科学和技术的发展与展望13

1.5.1 工业催化发展概述13

1.5.2 石油化学工业的发展与催化剂14

1.5.3 催化对其他工业的贡献16

1.5.4 催化技术中的新机遇17

1.5.5 催化科学研究进展19

1.6 有关催化科学的文献资料21

1.6.1 期刊21

1.6.3 专利22

参考文献22

1.6.2 会议论文集22

第二章 表面吸附与非均相催化反应动力学24

2.1 催化剂的吸附作用24

2.1.1 物理吸附与化学吸附24

2.1.2 吸附态与吸附化学键25

2.1.3 吸附平衡27

2.2 非均相催化反应动力学特点31

2.2.1 反应速率32

2.2.2 气-固相催化反应动力学特点32

2.3 表面过程的动力学方程33

2.3.1 表面质量作用定律33

2.3.2 化学反应为控制步骤的动力学方程33

2.3.4 脱附为控制步骤的动力学方程35

2.3.3 吸附为控制步骤的动力学方程35

2.3.5 不存在控制步骤的动力学方程36

2.4 扩散对多相催化过程的影响38

2.4.1 催化过程的外扩散区38

2.4.2 催化过程的内扩散区40

2.5 实验室反应器类型45

2.5.1 间歇式反应器46

2.5.2 暂态反应器47

2.5.3 连续流动反应器48

2.6 多相催化反应动力学的研究方法49

2.6.1 外扩散和内扩散影响的排除49

2.6.2 动力学实验常用反应器50

2.6.3 动力学数据的处理54

2.7.1 脉冲技术55

2.7 多相催化的暂态动力学简介分析55

2.7.2 阶跃扰动技术56

2.7.3 程序升温技术57

参考文献64

第三章 固体酸催化剂及其催化作用65

3.1 酸碱定义及固体酸性质的测定65

3.1.1 酸碱定义65

3.1.2 酸的性质及测定65

3.2.1 固体酸的种类69

3.2.2 常见固体酸的结构与性质69

3.2 固体酸的种类、结构及性质69

3.3 固体超强酸79

3.3.1 超强酸的定义79

3.3.2 固体超强酸的种类79

3.3.3 固体超强酸的酸性来源及催化作用80

3.4 酸性质与催化活性和选择性的关系83

3.4.1 酸的类型与催化活性和选择性的关系83

3.4.2 酸强度与催化活性和选择性的关系85

3.4.3 酸量与催化活性的关系86

3.5 固体酸催化剂在石油化工中的应用86

3.5.1 催化裂化86

3.5.2 烷基化反应92

3.5.3 异构化反应96

3.6 固体酸催化剂的失活与再生100

3.6.1 中毒引起的失活100

3.6.2 结焦和堵塞引起的失活101

3.6.3 再生及延缓失活104

参考文献106

第四章 金属催化剂及其催化作用107

4.1 金属结构与催化性能关系107

4.1.1 金属的催化作用107

4.1.2 金属结构108

4.1.3 金属催化作用中的关联111

4.1.4 多位理论112

4.1.5 结构敏感反应与结构钝感反应115

4.2 金属催化剂催化性能的调变116

4.2.1 载体调变金属的催化性能116

4.2.2 合金调变催化性能120

4.2.3 无定形化调变金属的催化性能125

4.2.4 利用助剂调变金属催化性能126

4.3 催化加氢127

4.3.1 加氢反应中金属催化剂的活性中心127

4.3.2 H2在金属表面上的吸附与活化129

4.3.3 不饱和化合物的吸附与活化129

4.3.4 活化不饱和化合物与活性氢间的作用131

4.3.5 选择性加氢133

4.3.6 加氢催化剂性能的调变133

4.3.7 加氢反应及催化剂举例135

4.4.1 催化重整的目的和应实现的反应137

4.4 催化重整137

4.4.2 重整反应热力学数据138

4.4.3 双功能重整催化剂140

4.4.4 双功能催化剂上重整反应动力学142

4.4.5 重整催化剂的技术进步146

4.4.6 重整催化剂的毒物151

4.4.7 开工和预硫化151

4.4.8 再生、氯化和更新152

4 5.1 乙烯氧化的热力学数据153

4.5.2 银催化剂上乙烯氧化反应机理153

4.5 乙烯氧化制环氧乙烷153

4.5.3 银催化剂154

参考文献156

第五章 过渡金属氧化物催化剂及其催化作用157

5.1 过渡金属氧化物催化剂的表面化学和催化作用基础157

5.1.1 过渡金属氧化物的表面与体相组成157

5.1.2 表面几何形态的影响158

5.1.3 分散作用的影响160

5.1.4 氧化物的表面动态学161

5.1.5 氧化物表面上的氧物种和氧的活化作用162

5.1.6 氧物种在催化氧化中的作用164

5.1.7 有机分子的活化165

5.1.8 氧插入机理168

5.2 选择性氧化过程169

5.2.1 丙烯氧化制丙烯醛和丙烯酸170

5.2.2 异丁烯选择氧化制甲基丙烯酸171

5.2.3 正丁烷氧化制顺丁烯二酸酐174

5.2.4 新型选择氧化催化剂——钛硅分子筛176

5.2.5 丙烯氨氧化178

5.3 脱氢和氧化脱氢182

5.3.1 乙苯脱氢和氧化脱氢182

5.3.2 丁烯氧化脱氢制丁二烯184

5.4 加氢处理过程185

5.4.1 石油馏分中的含硫、氮和金属化合物186

5.4.2 加氢处理催化剂189

5.4.3 加氢处理催化剂的结构190

5.4 加氢处理过程的反应机理194

参考文献198

第六章 过渡金属配合物催化剂及其催化作用200

6.1 过渡金属配合物中的配位键理论200

6.2 过渡金属配合物的催化作用基础202

6.2.1 配位体交换203

6.2.2 加成活化203

6.2.3 活化分子间的反应203

6.3 羰基合成过程206

6.3.1 氢甲酰化过程206

6.3.2 Reppe型羰基化过程209

6.4.1 瓦克工艺过程211

6.4 过渡金属配合物的催化氧化过程211

6.4.2 醋酸乙烯工艺过程213

6.4.3 醇类氧化羰基化偶联214

6.5 丁二烯双端羧酯化和双端氢氰化216

6.5.1 丁二烯双端羧酯化216

6.5.2 丁二烯双端氢氰化217

6.6 聚合和齐聚反应过程219

6.6.1 α-烯烃的立体定向聚合220

6.6.2 新型聚合催化剂——茂金属化合物223

6.6.3 烯烃齐聚过程226

6.7 烯烃的歧化228

6.8 过渡金属原子簇230

6.9 过渡金属配合物催化剂的多相化233

6.9.1 过渡金属配合物催化剂的多相化方法234

6.9.2 多相化对过渡金属配合物催化剂性能的影响235

6.9.3 过渡金属配合物催化剂多相化存在的问题236

参考文献237

第七章 生物酶催化作用238

7.1 概述238

7.2 酶催化反应动力学238

7.3 生物酶催化剂的固定化和生物反应器242

7.3.1 生物酶的固定化方法243

7.3.2 生物反应器243

7.4 生物酶在石油化工中的应用244

7.4.2 生物聚合体245

7.4.1 丙烯腈水解生产丙烯酰胺245

7.4.3 含氧石油化工产品246

7.4.4 石油馏分油的生物脱硫247

参考文献248

第八章 择形催化249

8.1 择形催化的定义249

8.2 择形催化反应的类型249

8.2.1 反应物择形250

8.2.2 产物择形251

8.2.3 约束过渡态择形（反应中间物择形）251

8.3.1 扩散约束的择形性252

8.3 择形催化作用机理252

8.2.4 分子运行路线控制择形作用（分子通行控制）252

8.3.2 空间位阻的择形性254

8.4 择形催化剂254

8.4.1 ZSM-5254

8.4.2 磷酸铝分子筛255

8.4.3 层柱分子筛256

8.5 择形催化的工业应用257

8.5.1 烷烃择形裂化258

8.5.2 芳烃择形转化258

8.5.3 甲醇择形转化260

参考文献260