工業(yè)催化應用基礎與實例

第1章工業(yè)催化基礎
1.1工業(yè)催化發(fā)展史001
1.1.1基礎化工催化工藝的開發(fā)期001
1.1.2煉油和石油化工工業(yè)的蓬勃發(fā)展時期002
1.1.3合成高分子材料工業(yè)的興起003
1.1.4擇形催化與新一代石油煉制工業(yè)004
1.1.5環(huán)境催化的發(fā)展時期004
1.1.6新型催化材料的發(fā)展時期005
1.1.7手性催化和制藥工業(yè)006
1.2催化材料在工業(yè)中的應用007
1.2.1合成氨及合成甲醇催化劑007
1.2.2石油煉制及合成燃料工業(yè)008
1.2.3基礎無機化學工業(yè)用催化劑009
1.2.4基本有機合成工業(yè)用催化劑010
1.2.5三大合成材料工業(yè)用催化劑010
1.2.6精細化工及專用化學品中的催化劑011
1.2.7催化劑在生物化學工業(yè)中的應用011

第2章催化反應與催化材料
2.1催化反應的定義與催化劑的特征013
2.1.1催化反應的定義013
2.1.2催化劑的特征013
2.1.3催化劑的組成015
2.2工業(yè)催化劑的要求018
2.3工業(yè)催化反應催化劑選擇原則021
2.3.1形貌和粒度大小021
2.3.2機械強度022
2.3.3導熱性能和比熱容022
2.3.4再生性022
2.4工業(yè)催化反應分類022
2.4.1均相催化022
2.4.2多相催化023
2.4.3生物催化023
2.5工業(yè)催化反應類型023
2.5.1氫化反應023
2.5.2氧化反應024
2.5.3羥基化反應024
2.5.4聚合反應025
2.5.5裂解反應025
2.5.6水合反應025
2.5.7烷基化反應025
2.5.8異構化反應026
2.5.9鹵化反應027

第3章催化劑表面的吸附作用
3.1多相催化的步驟028
3.1.1活性中間物種的形成029
3.1.2催化循環(huán)的建立029
3.1.3兩步機理模型030
3.2催化劑的物理吸附與化學吸附030
3.2.1吸附位能曲線030
3.2.2物理吸附與化學吸附031
3.2.3化學吸附類型和化學吸附態(tài)032
3.2.4吸附態(tài)和吸附化學鍵033
3.3吸附平衡與等溫式036
3.3.1吸附等溫線036
3.3.2吉布斯(Gibbs)吸附等溫線的分類038
3.3.3Langmuir吸附等溫式039
3.3.4Freundlich吸附等溫式040
3.3.5Tмкин吸附等溫式041
3.3.6BET吸附等溫式041

第4章工業(yè)催化劑的制備
4.1沉淀法044
4.1.1基本原理044
4.1.2沉淀法的工藝流程045
4.1.3沉淀法的分類046
4.1.4影響沉淀形成的因素048
4.2浸漬法050
4.2.1載體的選擇050
4.2.2浸漬液的配制051
4.2.3活性組分在載體上的分布與控制051
4.2.4常用浸漬工藝053
4.2.5浸漬顆粒的熱處理過程054
4.3熔融法056
4.3.1基本原理056
4.3.2合成氨熔鐵催化劑的制備056
4.3.3骨架鎳催化劑的制備059
4.3.4粉體骨架鈷催化劑的制備059
4.3.5骨架銅催化劑的制備060
4.4溶膠-凝膠法060
4.4.1基本原理060
4.4.2溶膠的制備061
4.4.3凝膠的干燥061
4.4.4生產(chǎn)工藝流程及影響因素062
4.5共混法063
4.5.1生產(chǎn)方法064
4.5.2SO2氧化釩系催化劑的制備065
4.5.3鋅錳系脫硫劑的制備066
4.6催化劑制備新技術068
4.6.1微乳化技術068
4.6.2等離子體技術069
4.6.3微波技術069
4.6.4超聲波技術069
4.6.5超臨界技術070
4.6.6膜技術070

第5章煉油工業(yè)與石油化工催化材料的應用
5.1催化重整072
5.1.1基本原理及主要反應072
5.1.2催化劑組成和種類073
5.1.3催化劑的制備075
5.1.4催化劑的失活與再生076
5.1.5催化重整的工藝流程077
5.2加氫處理催化劑080
5.2.1基本原理和主要反應080
5.2.2催化劑組成和種類081
5.2.3催化劑的制備082
5.2.4催化劑的失活與再生083
5.2.5加氫處理的工藝流程083
5.3低碳烷烴的異構085
5.3.1基本原理085
5.3.2異構化在清潔汽油生產(chǎn)中的作用086
5.3.3異構化反應和異構化催化劑087
5.3.4異構化的原料及其預處理089
5.3.5異構化的工藝流程089
5.4催化裂化催化劑091
5.4.1基本原理和主要反應091
5.4.2催化劑及其發(fā)展091
5.4.3催化劑的制備095
5.4.4催化劑的失活與再生097
5.4.5催化裂化的工藝流程097
5.5丁烷或苯生產(chǎn)順丁烯二酸酐102
5.5.1丁烷氧化制順酐102
5.5.2苯氧化制順酐105

第6章無機材料在催化中的應用
6.1鉬在催化中的應用107
6.1.1加氫精制過程107
6.1.2CO變換過程108
6.1.3低碳醇合成過程108
6.1.4烯烴環(huán)氧化過程108
6.1.5低碳烷烴的烯丙基氧化過程109
6.1.6低碳烷烴的選擇性氧化過程109
6.1.7甲烷無氧芳構化過程109
6.2金在催化中的應用110
6.2.1烯烴加氫反應110
6.2.2低溫CO氧化反應111
6.2.3水煤氣變換反應112
6.2.4丙烯環(huán)氧化反應112
6.2.5醇及多羥基化合物的氧化反應113
6.2.6C—H鍵的活化反應114
6.2.7H2/O2合成H2O2114
6.2.8羰化反應中的應用114
6.3納米碳材料在催化中的應用117
6.3.1納米碳材料的結構118
6.3.2納米碳材料的催化性能119
6.4核殼結構納米復合材料在催化中的應用123
6.4.1金屬-金屬核殼結構催化劑123
6.4.2金屬-氧化物核殼結構催化劑125
6.4.3氧化物-氧化物核殼結構催化劑125
6.4.4其他類型核殼結構催化劑127
6.5金屬氧化物納米復合材料在催化中的應用128
6.5.1赤鐵礦(α-Fe2O3)128
6.5.2氧化鋅(ZnO)128
6.5.3氧化鎢(WO3)129
6.5.4氧化亞銅(Cu2O)130

第7章催化在能源轉化中的應用
7.1化石能源的催化轉化133
7.1.1煤炭利用中的催化轉化133
7.1.2石油利用中的催化轉化133
7.1.3天然氣利用中的催化轉化134
7.2新能源和可再生能源轉換中的催化轉化134
7.2.1生物質能134
7.2.2太陽能135
7.2.3氫能136
7.3煤制清潔燃料和化工原料關鍵技術136
7.3.1煤制合成天然氣137
7.3.2煤制烯烴（MTO/MTP）137
7.3.3煤的部分液化——干餾138
7.3.4煤的直接液化（催化加氫法）138
7.3.5煤的間接液化（水煤氣法）139
7.4煤催化氣化技術的研究進展141
7.4.1催化劑141
7.4.2影響因素146
7.4.3工業(yè)化進程148
7.5能源轉化發(fā)展建議149
7.5.1節(jié)流比開源重要149
7.5.2含碳資源合理有效利用150
7.5.3綜合利用150

第8章環(huán)境保護催化與環(huán)境友好催化技術
8.1光催化技術152
8.1.1光催化機理152
8.1.2TiO2光催化影響因素153
8.1.3復合氧化物體系光催化劑155
8.1.4光催化劑的應用159
8.2CO2甲烷化技術160
8.2.1催化劑的組成160
8.2.2Ni基催化劑164
8.2.3非Ni基催化劑167
8.3直接甲醇燃料電池陽極催化劑167
8.3.1Pt基催化劑167
8.3.2非Pt基催化劑171
8.3.3催化劑載體171
8.4機動車尾氣凈化催化材料173
8.4.1汽車尾氣的成分173
8.4.2汽車尾氣的危害173
8.4.3堿金屬和堿土金屬催化劑173
8.4.4貴金屬催化劑174
8.5發(fā)電廠煙道氣催化處理技術175
8.5.1固定污染源排放的催化凈化175
8.5.2煙氣選擇性催化還原脫硝原理和技術175
8.5.3NOx低溫選擇性催化還原催化劑178
8.6硫回收尾氣催化焚燒技術182
8.6.1硫回收尾氣來源及組成182
8.6.2硫回收尾氣催化焚燒與熱焚燒對比183
8.6.3國內(nèi)技術進展183
8.6.4國外技術進展184
8.7電化學催化氧化降解含酚廢水186
8.7.1電化學催化186
8.7.2電化學催化陽極材料的研究進展188
8.7.3電化學催化陰極材料的研究進展190
8.7.4電化學催化化學廢水處理反應器192

第9章催化的新技術(綠色催化)
9.1組合催化197
9.1.1組合多相催化過程197
9.1.2組合多相催化材料庫的制備199
9.1.3高通量篩選技術200
9.1.4微型組合反應器202
9.2反應控制相轉移催化203
9.2.1反應控制相轉移催化的定義203
9.2.2反應控制相轉移催化的應用203
9.3離子液體催化209
9.3.1離子液體在液-液兩相催化中的催化210
9.3.2離子液體在兩相催化中的應用211
9.4變換催化劑212
9.4.1傳統(tǒng)變換催化劑研究狀況212
9.4.2燃料電池技術及對變換催化劑的要求214
9.4.3新型變換催化劑215
9.4.4其他種類變換催化劑219
9.5酶催化220
9.5.1催化水解220
9.5.2有機合成221
9.5.3食品工業(yè)222
9.6電助光催化222
9.6.1電助光催化技術的基本原理223
9.6.2電助光催化反應器類型和半導體光催化劑電極224
9.6.3電助光催化技術的影響因素226
9.6.4電助光催化技術的能量效率228
9.6.5電助光催化技術的應用方向228

參考文獻