催化劑工程導(dǎo)論（第三版）

第1章 工業(yè)催化劑概述
1.1 催化劑在國(guó)計(jì)民生中的作用
1.1.1 催化劑——化學(xué)工業(yè)的基石
1.1.2 合成氨及合成甲醇催化劑
1.1.3 催化劑與石油煉制及合成燃料工業(yè)
1.1.4 基礎(chǔ)無機(jī)化學(xué)工業(yè)用催化劑
1.1.5 基本有機(jī)合成工業(yè)用催化劑
1.1.6 三大合成材料工業(yè)用催化劑
1.1.7 精細(xì)化工及專用化學(xué)品中的催化
1.1.8 催化劑在生物化工中的應(yīng)用
1.1.9 催化劑在環(huán)境化工中的應(yīng)用
1.2 催化術(shù)語和基本概念
1.2.1 催化劑和催化作用
1.2.2 催化劑的基本特性
1.2.3 催化劑的分類
1.2.4 催化劑的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)
1.2.5 多相、均相和酶催化劑的功能特點(diǎn)
1.2.6 多相、均相和酶催化劑的同一性
1.2.7 新型催化劑展望
參考文獻(xiàn)
第2章 工業(yè)催化劑的制造方法
2.1 沉淀法
2.1.1 沉淀法的分類
2.1.2 沉淀操作的原理和技術(shù)要點(diǎn)
2.1.3 沉淀法催化劑制備實(shí)例
2.2 浸漬法
2.2.1 各類浸漬法的原理及操作
2.2.2 浸漬法催化劑制備實(shí)例
2.3 混合法
2.3.1 固體磷酸催化劑的制備（濕混法）
2.3.2 轉(zhuǎn)化吸收型鋅錳系脫硫劑的制備（干混法）
2.4 熱熔融法
2.4.1 用于合成氨的熔鐵催化劑
2.4.2 骨架鎳催化劑
2.4.3 粉體骨架鈷催化劑
2.4.4 骨架銅催化劑
2.5 離子交換法
2.5.1 由無機(jī)離子交換劑制備催化劑
2.5.2 由離子交換樹脂制備催化劑
2.6 催化劑的成型
2.6.1 成型與成型工藝概述
2.6.2 幾種重要的成型方法
2.7 典型工業(yè)催化劑制備方法實(shí)例
例2-1 工業(yè)合成氨鐵系催化劑的制備
例2-2 新型合成甲醇銅系催化劑及其制備方法
例2-3 一種作催化劑載體用氧化鋁的制備方法
例2-4 丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈流化床催化劑
例2-5 鉑錸重整催化劑的制備方法
例2-6 高活性鈀/碳催化劑的制備布法
參考文獻(xiàn)
第3章 催化劑性能的評(píng)價(jià)、測(cè)試和表征
3.1 概述
3.2 活性評(píng)價(jià)和動(dòng)力學(xué)研究
3.2.1 活性的測(cè)定與表示方法
3.2.2 動(dòng)力學(xué)研究的意義和作用
3.2.3 實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器
3.2.4 評(píng)價(jià)與動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的流程和方法
3.2.5 催化劑評(píng)價(jià)和動(dòng)力學(xué)研究典型實(shí)例
例3-1 凈化汽車尾氣用蜂窩狀催化劑活性評(píng)價(jià)
例3-2 在Pt-Sn/Al2O3催化劑上丙烷脫氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
3.3 催化劑的宏觀物理性質(zhì)測(cè)定
3.3.1 顆粒直徑及粒徑分布
3.3.2 機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定
3.3.3 催化劑的抗毒穩(wěn)定性及其測(cè)定
3.3.4 比表面積測(cè)定與孔結(jié)構(gòu)表征
3.4 催化劑微觀（本體）性質(zhì)的測(cè)定和表征
3.4.1 電子顯微鏡在催化劑研究中的應(yīng)用
3.4.2 X射線結(jié)構(gòu)分析在催化劑研究中的應(yīng)用
3.4.3 熱分析技術(shù)在催化劑研究中的應(yīng)用
3.4.4 催化劑表面性質(zhì)和活性位性質(zhì)的研究
3.5 若干近代物理方法在催化劑表征中的應(yīng)用
3.5.1 電子探針分析
3.5.2 X射線光電子能譜（XPS）
3.5.3 俄歇（Auger）電子能譜（AES）
3.5.4 穆斯堡爾（Mssbauer）譜
3.5.5 磁性分析及順磁共振
3.5.6 紅外光譜
3.5.7 各種近代物理手段與微型催化色（質(zhì)）譜技術(shù)的聯(lián)用
3.5.8 中試裝置-表面分析系統(tǒng)的聯(lián)用
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第4章 工業(yè)催化劑的開發(fā)
4.1 概述
4.2 實(shí)驗(yàn)室工作
4.2.1 資料準(zhǔn)備
4.2.2 催化劑參考樣品的剖析
例4-1 ICI46-1/46-4催化劑的剖析
4.2.3 配方篩選
4.2.4 催化劑開發(fā)典型小試實(shí)例
例4-2 國(guó)產(chǎn)輕油水蒸氣轉(zhuǎn)化鎳系催化劑小試結(jié)果
例4-3 國(guó)產(chǎn)新型耐硫CO變換催化劑的穩(wěn)定性試驗(yàn)
例4-4 丙烯氧化制丙酮四元催化劑的工藝條件試驗(yàn)
例4-5 丁烯氧化脫氫制丁二烯七組分催化劑的非正常操作條件試驗(yàn)
4.3 擴(kuò)大試驗(yàn)
4.3.1 中型制備試驗(yàn)
4.3.2 中型評(píng)價(jià)試驗(yàn)
例4-6 英國(guó)ICI公司的石腦油轉(zhuǎn)化催化劑中型試驗(yàn)
例4-7 國(guó)產(chǎn)茂金屬催化劑APE-1氣相法聚乙烯中試研究
例4-8 國(guó)產(chǎn)輕油水蒸氣轉(zhuǎn)化催化劑中型試驗(yàn)
例4-9 CO選擇氧化催化劑側(cè)流試驗(yàn)
4.4 新型催化劑的工業(yè)生產(chǎn)、試用和換代開發(fā)
例4-10 輕油水蒸氣轉(zhuǎn)化催化劑裝管試驗(yàn)
例4-11 國(guó)產(chǎn)耐硫變換催化劑的工業(yè)試用和換代開發(fā)
例4-12 國(guó)產(chǎn)環(huán)氧乙烷生產(chǎn)用YS系列銀催化劑的應(yīng)用和換代
開發(fā)
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第5章 工業(yè)催化劑的制備設(shè)計(jì)
5.1 組分設(shè)計(jì)與驗(yàn)證性篩選
例5-1 加氫催化劑的篩選
5.2 催化劑原材料的選擇
5.2.1 可供選擇的催化劑材料
5.2.2 主催化劑的選擇
5.2.3 助催化劑的選擇
5.2.4 載體的選擇
參考文獻(xiàn)
第6章 工業(yè)催化劑的操作設(shè)計(jì)
6.1 操作設(shè)計(jì)概念
6.2 一般操作經(jīng)驗(yàn)
6.2.1 催化劑的運(yùn)輸和裝卸
例6-1 天然氣一段蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的裝填
6.2.2 催化劑的活化、鈍化和其他預(yù)處理
例6-2 國(guó)產(chǎn)鐵-鉻系CO中溫變換催化劑的活化
6.2.3 催化劑的失活與中毒
例6-3 國(guó)產(chǎn)甲烷化催化劑硫中毒試驗(yàn)
例6-4 天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化催化劑的中毒及再生
6.2.4 積碳與燒碳
6.2.5 催化劑的壽命和判廢
6.2.6 催化劑衰退的一般對(duì)策
6.3 使用技術(shù)中的若干選擇與優(yōu)化問題
6.3.1 催化劑類型和牌號(hào)的選擇
6.3.2 催化劑形狀尺寸的選擇和優(yōu)化
6.3.3 催化劑組合裝填與串聯(lián)反應(yīng)器
6.3.4 催化反應(yīng)器的人為非定態(tài)操作
6.4 電子計(jì)算機(jī)輔助催化劑操作設(shè)計(jì)
6.4.1 物理化學(xué)基礎(chǔ)
6.4.2 數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)模擬方法
6.4.3 催化劑操作設(shè)計(jì)案例
例6-5 乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷催化反應(yīng)模擬
例6-6 乙苯脫氫反應(yīng)器的人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型及其工況模擬與
優(yōu)化
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第7章 工業(yè)聚烯烴催化劑
7.1 引言
7.2 配位聚合機(jī)理及其催化劑制備
7.2.1 概述
7.2.2 極性單體的配位聚合
例7-1 正丁基鋰催化劑的制備
7.2.3 π-烯丙基化合物引發(fā)聚合
例7-2 雙（π-烯丙基）鎳（C6H10Ni）催化劑的制備
例7-3 雙-μ-溴二（烯丙基）二鎳（C6H10NiBr2）催化劑的制備
7.3 Ziegler-Natta催化劑
7.3.1 Ziegler催化劑和Natta催化劑概述
7.3.2 Ziegler-Natta催化劑的主要化學(xué)組分
7.3.3 TiCl3-AlEt3催化丙烯聚合速率方程
7.3.4 丙烯配位聚合反應(yīng)機(jī)理
7.3.5 高效催化劑
7.3.6 聚合物的立構(gòu)規(guī)整性
7.4 鉻系催化劑
7.4.1 催化反應(yīng)原理
7.4.2 聚合實(shí)例
實(shí)例1 美國(guó)菲利浦公司淤漿法（即新Phillips法）
實(shí)例2 美國(guó)聯(lián)合碳化物公司（UCC）氣相法
7.5 茂金屬催化劑
7.5.1 茂金屬及其特點(diǎn)
7.5.2 甲基鋁氧烷（MAO）
7.5.3 茂金屬催化劑的分類及特點(diǎn)
7.6 后過渡金屬非茂催化劑
7.6.1 Ni（Ⅱ）和Pd（Ⅱ）及其后過渡金屬催化劑的結(jié)構(gòu)與活化反應(yīng)
7.6.2 后過渡金屬催化的烯烴聚合反應(yīng)
7.6.3 后過渡金屬催化乙烯與CO共聚反應(yīng)
7.6.4 后過渡金屬催化劑的特點(diǎn)
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第8章 納米催化材料
8.1 概述
8.2 納米催化材料的制備方法
8.2.1 化學(xué)氣相淀積法CVD
8.2.2 溶膠-凝膠（Sol-Gel）法
8.2.3 水熱合成法
8.2.4 微乳液法
8.2.5 介孔膜催化材料的制法
8.2.6 碳納米管的性能和制法
8.2.7 其他
8.3 測(cè)試表征要點(diǎn)
8.4 研發(fā)案例述評(píng)
例8-1 TiCl4水解制納米氧化鈦粉體
例8-2 用四氯化鈦醇解法制備TiO2納米粉體
例8-3 納米TiO2微球的制備及光催化性能研究
例8-4 納米TiO2薄膜光催化降解苯胺
例8-5 在納米Cu-ZnO上仲丁醇的催化脫氫
例8-6 含納米粉體的乙苯脫氫制苯乙烯催化劑
例8-7 膠體沉淀法制備納米Fe2O
例8-8 粒徑和紫外吸收波長(zhǎng)可控的氧化鋅納米晶制法
例8-9 采用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法
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第9章 分子篩催化材料
9.1 新型分子篩催化材料的應(yīng)用
9.1.1 ZSM-5和擇形分子篩
9.1.2 分子篩的酸性
9.1.3 分子篩的同形替代材料
9.1.4 金屬摻雜分子篩
9.1.5 分子篩催化劑的應(yīng)用
9.2 新型分子篩催化劑的設(shè)計(jì)、開發(fā)及應(yīng)用
例9-1 一種高硅鋁比小晶粒NaY分子篩的制備方法
例9-2 一種高硅鋁比的小晶粒ZSM-5沸石分子篩的合成方法
例9-3 納米尺寸絲光沸石的合成方法
例9-4 ZSM-5分子篩的新合成方法
例9-5 SAPO-11分子篩催化丁烯異構(gòu)化反應(yīng)的研究
例9-6 由甲醇生產(chǎn)低碳烯烴的方法及其催化劑
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第10章 若干催化劑的新進(jìn)展
10.1 均相配合物催化劑的應(yīng)用
10.1.1 羰基化反應(yīng)及其催化劑
例10-1 以丙烯為原料的OXO合成
例10-2 甲醇羰基合成制醋酸
例10-3 Wacker法乙烯選擇氧化制乙醛
10.1.2 不對(duì)稱加氫：MonsantoL-多巴過程
10.1.3 SHOP法乙烯低聚
10.2 環(huán)境保護(hù)用催化劑
10.3 前沿的催化過程和催化劑開發(fā)趨向
10.3.1 均相催化
10.3.2 多相催化
10.3.3 相轉(zhuǎn)移催化
10.3.4 酶催化在化工中的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)