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工業多相催化劑設計與研究的科學方法

  • 作者：韓一帆//朱明輝//塗維峰|責編:袁海燕
  • 出版社：化學工業
  • ISBN：9787122499202
  • 出版日期：2026/04/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：294
人民幣：RMB 148 元      售價：元
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內容大鋼
    《工業多相催化劑設計與研究的科學方法》是一本聚焦工業多相催化劑研發思想的專著。工業多相催化劑研發是過程工業中最複雜的工業實踐，運行過程中高溫、高壓及多個反應並行。本書通過工業案例分析與科學研究結合，從催化材料、反應原料、反應器匹配、工藝優化、催化劑生命周期結構的動態變化、實時原位表徵及智能設計數據等要素出發，論述與總結了工業多相催化研究的科學方法。
    本書可供化學化工領域的研究人員、從事工業催化劑研發的專業人士以及相關專業的研究生參考，也可供對催化科學感興趣的學者、相關工業領域的技術人員參考閱讀。
作者介紹
韓一帆//朱明輝//塗維峰|責編:袁海燕
目錄
第1章  工業多相催化劑概述
  1.1  工業多相催化劑的定義與分類
    1.1.1  催化劑與催化作用
    1.1.2  多相催化科學的發展
    1.1.3  工業多相催化劑的分類
  1.2  工業多相催化劑的發展歷史
    1.2.1  複合型金屬氧化物/硫化物催化劑
    1.2.2  負載型金屬催化劑
    1.2.3  酸鹼催化劑
    1.2.4  沸石分子篩催化劑
  1.3  工業多相催化劑與反應器匹配
    1.3.1  工業多相催化反應
    1.3.2  工業多相催化劑的性質
    1.3.3  典型工業過程中的催化劑-反應器匹配案例
  1.4  甲醇合成工藝多相催化劑的設計
  參考文獻
第2章  工業多相催化理論基礎
  2.1  多相催化反應的基本定義
  2.2  多相催化反應的影響因素
  2.3  工業多相催化反應機理的分類
  2.4  多相催化反應的傳質
    2.4.1  固-氣相催化反應中的傳質
    2.4.2  固-液相催化反應中的傳質
    2.4.3  強化傳質的方法與技術
    2.4.4  固體多相催化劑體表結構與反應性能
    2.4.5  工業多相催化反應
    2.4.6  針對苛刻條件的工業催化劑設計
  2.5  分子吸（脫）附與反應
    2.5.1  物理吸附與化學吸附
    2.5.2  吸附勢能曲線
    2.5.3  吸附熱
    2.5.4  吸熱吸附和放熱吸附
    2.5.5  吸附熱與覆蓋度的關係
    2.5.6  吸附熱在催化反應中的重要性
  2.6  吸附速率和脫附速率
    2.6.1  理想吸附模型的吸附和脫附速率方程
    2.6.2  真實吸附模型的吸附和脫附速率方程
  2.7  吸附平衡
    2.7.1  吸附等溫線
    2.7.2  理想吸附模型的等溫方程
    2.7.3  真實吸附模型的等溫方程
  2.8  工業催化劑活性中心
    2.8.1  催化活性中心的形成機制
    2.8.2  工業反應條件下催化活性中心的穩定性
    2.8.3  催化活性中心的動態變化過程以及與產品分佈的關係
    2.8.4  催化活性中心形成與變化的原位表徵
  參考文獻
第3章  工業多相催化劑活性中心的全生命周期
  3.1  催化劑活性中心
    3.1.1  固體催化劑中活性位點概念的起源

    3.1.2  活性位點的類型
    3.1.3  影響位點活性的因素
    3.1.4  活性位點的複雜性
    3.1.5  活性位點的標定
  3.2  催化反應活性中心結構的動態變化
    3.2.1  由反應物驅動的催化劑表面重構
    3.2.2  反應溫度驅動的催化劑表面在反應氣體中的重構
    3.2.3  在催化過程中原位/工況表徵催化劑
  3.3  催化劑失活與活性中心結構
    3.3.1  中毒
    3.3.2  結焦與積炭
    3.3.3  熱降解和燒結
  3.4  催化活性中心的再生過程
    3.4.1  中毒催化劑的再生
    3.4.2  因焦炭或炭失活催化劑的再生
    3.4.3  燒結催化劑的再分散
  參考文獻
第4章  工業多相催化劑的結構表徵方法
  4.1  現場原位技術的介紹與進展
    4.1.1  「Operando」的定義與發展
    4.1.2  Operando反應器
    4.1.3  Operando紅外光譜技術
    4.1.4  Operando激光拉曼光譜技術
    4.1.5  Operando X射線衍射和穆斯堡爾技術
    4.1.6  Operando X射線吸收光譜
    4.1.7  X射線光電子能譜（XPS）
    4.1.8  Operando耦合聯用表徵技術
    4.1.9  Operando技術的發展趨勢
  4.2  催化劑活性中心結構的認知
    4.2.1  催化劑在高真空中的靜態表面與在反應物介質中的動態表面
    4.2.2  催化劑表面在高真空與同一反應物氣相中存在差異的原因
    4.2.3  催化劑表面複雜反應差異的本質
    4.2.4  基於電子的in situ/Operando表徵技術涵蓋的壓力區間
  4.3  催化劑構-效關係構建
    4.3.1  負載型金屬催化劑
    4.3.2  負載型金屬氧化物催化劑
    4.3.3  沸石
  參考文獻
第5章  工業多相催化劑的工程化
  5.1  催化劑製備方法
    5.1.1  沉澱法
    5.1.2  浸漬法
    5.1.3  溶膠-凝膠法
  5.2  工業多相催化劑成型
    5.2.1  成型的目標
    5.2.2  固定床反應器——顆粒狀催化劑
    5.2.3  固定床反應器——整體型催化劑
    5.2.4  移動床反應器的催化劑
    5.2.5  流化床反應器的催化劑
  5.3  工業催化劑機械強度、抗毒穩定性及其壽命的測定和評價

    5.3.1  機械強度的測定
    5.3.2  抗毒穩定性的評價
    5.3.3  工業多相催化劑的壽命
  參考文獻
第6章  工業多相催化劑的設計方法
  6.1  傳統工業多相催化劑開發的一般過程
    6.1.1  催化劑設計的框圖程序
    6.1.2  目標反應的熱力學分析
    6.1.3  目標反應的經濟性分析
    6.1.4  催化劑主要成分——活性組分的選擇
    6.1.5  催化劑載體的選擇
    6.1.6  催化劑次要組分的優化選擇
  6.2  催化劑優化設計模型
    6.2.1  幾何結構描述符
    6.2.2  d帶中心模型——電子特徵描述符
    6.2.3  能量描述符
    6.2.4  複合描述符模型
  6.3  催化劑設計與優化方法
    6.3.1  遺傳演算法在催化劑設計方面的應用
    6.3.2  機器學習在催化劑設計方面的應用
    6.3.3  生成式人工智慧
  6.4  工業催化劑理性設計的挑戰與展望
    6.4.1  工業催化劑結構動態演變的普遍性與複雜性
    6.4.2  實驗試錯法——「盲人摸象」與效率困局
    6.4.3  經驗法——催化劑靜態結構知識庫缺乏擴展有效性
    6.4.4  理論預測法——真實數據的瓶頸
    6.4.5  破解催化劑理性設計困局的利器——多種譜學聯用原位技術
  6.5  結語
  參考文獻

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