第1章 緒論 001
1.1 催化概念的產(chǎn)生及形成 001
1.2 重要的工業(yè)催化過程 002
1.3 催化科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的新領(lǐng)域 004
1.3.1 新型催化材料及其應(yīng)用 004
1.3.2 催化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 006

第2章 催化的化學(xué)基礎(chǔ) 008
2.1 催化作用與催化劑 008
2.1.1 催化作用的定義及特征 008
2.1.2 催化劑的組成及其功能 010
2.1.3 催化劑的結(jié)構(gòu) 013
2.1.4 催化劑的性能指標(biāo) 015
2.2 催化作用的化學(xué)本質(zhì) 017
2.3 吸附作用 019
2.3.1 物理吸附與化學(xué)吸附 019
2.3.2 吸附勢(shì)能曲線 020
2.3.3 化學(xué)吸附強(qiáng)度與吸附態(tài) 021
2.3.4 吸附等溫線及吸附等溫方程 024
2.4 催化反應(yīng)熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué) 028
2.4.1 催化反應(yīng)熱力學(xué) 028
2.4.2 催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 034
思考題 037

第3章 催化的工程基礎(chǔ) 038
3.1 均相催化與多相催化 038
3.1.1 均相催化與多相催化的定義 038
3.1.2 均相催化與多相催化的特點(diǎn) 039
3.2 多相催化反應(yīng)基礎(chǔ) 039
3.2.1 多相催化反應(yīng)步驟 039
3.2.2 外擴(kuò)散 040
3.2.3 內(nèi)擴(kuò)散 040
3.2.4 反應(yīng)物分子的吸附、表面反應(yīng)及產(chǎn)物脫附 041
3.3 催化反應(yīng)器基礎(chǔ) 041
3.3.1 理想反應(yīng)器與非理想反應(yīng)器 042
3.3.2 停留時(shí)間及其分布 042
3.3.3 典型催化反應(yīng)器 047
思考題 054

第4章 酸堿催化劑與酸堿催化作用 055
4.1 酸堿理論與催化 055
4.1.1 酸堿電離理論 055
4.1.2 酸堿質(zhì)子理論 055
4.1.3 酸堿電子理論 056
4.2 酸堿催化劑的定義、分類及其性質(zhì) 056
4.2.1 酸堿催化劑的定義 056
4.2.2 酸堿催化劑的分類 057
4.2.3 酸堿催化劑的性質(zhì) 057
4.3 酸堿中心的形成與結(jié)構(gòu) 061
4.4 酸堿催化劑的催化作用 063
4.4.1 酸類型與催化選擇性的關(guān)系 063
4.4.2 酸強(qiáng)度與催化活性及選擇性的關(guān)系 064
4.4.3 酸量與催化活性的關(guān)系 065
4.5 典型酸堿催化劑及其應(yīng)用 065
4.5.1 均相酸堿催化劑 065
4.5.2 分子篩催化劑 066
4.5.3 固體超強(qiáng)酸催化劑 071
4.5.4 雜多酸催化劑 073
4.5.5 離子交換樹脂催化劑 075
4.6 酸堿催化劑新進(jìn)展 076
思考題 077

第5章 金屬催化劑與金屬催化作用 078
5.1 金屬化學(xué)鍵理論與催化 078
5.2 金屬催化劑的定義和分類 079
5.3 金屬催化劑的結(jié)構(gòu) 080
5.3.1 金屬(合金)的晶體結(jié)構(gòu) 080
5.3.2 金屬(合金)的電子結(jié)構(gòu) 080
5.3.3 金屬(合金)的表面結(jié)構(gòu) 081
5.4 金屬催化劑的特征及其催化作用 083
5.4.1 金屬催化劑的特征 083
5.4.2 金屬催化劑的催化作用原理 084
5.4.3 金屬催化劑表面的吸附 085
5.5 典型金屬催化劑及其應(yīng)用 086
5.5.1 體相金屬催化劑 086
5.5.2 負(fù)載金屬催化劑 087
5.5.3 合金催化劑 088
5.5.4 金屬團(tuán)簇催化劑 089
5.6 金屬催化劑新進(jìn)展 089
5.6.1 單原子催化劑 089
5.6.2 高熵合金催化劑 090
5.6.3 核殼催化劑 090
思考題 090

第6章 過渡金屬氧化物催化劑與催化氧化作用 091
6.1 半導(dǎo)體的能帶理論 091
6.1.1 非計(jì)量化合物的類型 091
6.1.2 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 093
6.2 過渡金屬氧化物催化劑的組成與結(jié)構(gòu) 094
6.2.1 過渡金屬氧化物催化劑的組成 094
6.2.2 單一過渡金屬氧化物的結(jié)構(gòu) 094
6.2.3 復(fù)合過渡金屬氧化物的結(jié)構(gòu) 097
6.3 過渡金屬氧化物催化劑的催化氧化作用 099
6.3.1 過渡金屬氧化物催化劑的作用機(jī)理 099
6.3.2 過渡金屬氧化物催化劑的酸堿行為 099
6.3.3 過渡金屬氧化物催化劑表面的氧物種及其作用 101
6.4 過渡金屬氧化物催化劑對(duì)反應(yīng)物分子的吸附和活化 103
6.4.1 烴類分子的吸附和活化 103
6.4.2 H2 的吸附和反應(yīng)性 105
6.4.3 CO的吸附和反應(yīng)性 106
6.4.4 NO的吸附和反應(yīng)性 106
6.5 典型過渡金屬氧化物催化劑及其應(yīng)用 107
6.5.1 V2O5 催化氧化制鄰苯二甲酸酐 107
6.5.2 Bi2O3-MoO3 催化丙烯氧化制丙烯酸 109
6.5.3 MO3 基雙金屬氧化物催化丙烯氧化制丙酮——雙功能催化作用 112
6.6 過渡金屬氧化物催化劑新進(jìn)展 114
思考題 115

第7章 過渡金屬有機(jī)配合物催化劑與配位催化作用 116
7.1 過渡金屬有機(jī)配合物理論與催化 116
7.1.1 晶體場(chǎng)理論 116
7.1.2 分子軌道理論 117
7.2 過渡金屬有機(jī)配合物的定義、結(jié)構(gòu)及分類 118
7.2.1 過渡金屬有機(jī)配合物的定義 118
7.2.2 過渡金屬有機(jī)配合物的結(jié)構(gòu) 118
7.2.3 過渡金屬有機(jī)配合物的分類 121
7.3 過渡金屬有機(jī)配合物的催化作用 122
7.3.1 配位體取代反應(yīng) 122
7.3.2 氧化加成和還原消除反應(yīng) 123
7.3.3 插入和脫出反應(yīng) 124
7.3.4 配位體的反應(yīng) 125
7.4 典型過渡金屬有機(jī)配合物催化劑及其應(yīng)用 126
7.4.1 銠/釕配合物催化不飽和化合物加氫反應(yīng) 126
7.4.2 Ziegler-Natta催化劑及茂金屬催化烯烴聚合反應(yīng) 128
7.4.3 鈀催化烯烴氧化反應(yīng) 130
7.4.4 過渡金屬卡賓配合物催化烯烴復(fù)分解反應(yīng) 130
7.4.5 過渡金屬羰基配合物催化烯烴氫甲�；�反應(yīng) 131
7.4.6 鈀配合物催化交叉偶聯(lián)反應(yīng) 134
7.5 過渡金屬有機(jī)配合物催化劑新進(jìn)展 135
7.5.1 氫化反應(yīng)催化劑 135
7.5.2 烯烴聚合反應(yīng)催化劑 136
7.5.3 烯烴復(fù)分解反應(yīng)催化劑 137
7.5.4 交叉偶聯(lián)反應(yīng)催化劑 137
思考題 138

第8章 生物催化劑與生物催化作用 139
8.1 生物催化劑的定義、分類、結(jié)構(gòu)及催化特征 139
8.1.1 生物催化劑的定義 139
8.1.2 生物催化劑的系統(tǒng)分類 140
8.1.3 生物催化劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 142
8.1.4 生物催化劑的催化特征 146
8.2 生物催化劑的反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 147
8.2.1 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 147
8.2.2 酶催化動(dòng)力學(xué)參數(shù)的意義 149
8.2.3 酶催化活性的表征 150
8.3 影響生物催化反應(yīng)的因素 151
8.3.1 pH 影響酶催化反應(yīng) 151
8.3.2 溫度影響酶催化反應(yīng) 152
8.3.3 抑制劑影響酶催化反應(yīng) 152
8.4 生物催化劑的應(yīng)用 155
8.4.1 生物催化劑在醫(yī)藥方面的應(yīng)用 155
8.4.2 生物催化劑在食品方面的應(yīng)用 157
8.4.3 生物催化劑在生物檢測(cè)方面的應(yīng)用 158
8.4.4 生物催化劑在生物材料方面的應(yīng)用 158
8.5 生物催化劑新進(jìn)展 158
8.5.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的催化元件表征 159
8.5.2 生物催化劑的分子改造技術(shù) 159
思考題 161

第9章 電催化劑與電催化作用 162
9.1 電催化作用與電催化反應(yīng)的基本規(guī)律 162
9.1.1 電催化基礎(chǔ) 162
9.1.2 電催化反應(yīng)的基本規(guī)律和兩類電催化反應(yīng)及其共同特點(diǎn) 163
9.2 電催化劑的電子結(jié)構(gòu)效應(yīng)和表面結(jié)構(gòu)效應(yīng) 165
9.2.1 電催化劑的電子結(jié)構(gòu)效應(yīng) 166
9.2.2 電催化劑的表面結(jié)構(gòu)效應(yīng) 167
9.3 電催化作用中的電子效應(yīng)調(diào)控及協(xié)同效應(yīng) 169
9.3.1 金屬表面反應(yīng)性及其電子效應(yīng)調(diào)控 169
9.3.2 電催化劑的協(xié)同效應(yīng) 171
9.4 電極反應(yīng)及其電催化 172
9.4.1 氫電極反應(yīng)及其電催化 172
9.4.2 氧電極反應(yīng)及其電催化 174
9.5 電催化劑新進(jìn)展 177
9.5.1 過渡金屬氧化物 177
9.5.2 過渡金屬硫化物 177
9.5.3 過渡金屬氮化物 179
9.5.4 過渡金屬磷化物 179
9.5.5 層狀雙金屬氫氧化物 180
思考題 180

第10章 固體催化劑的設(shè)計(jì) 181
10.1 催化劑設(shè)計(jì)的分子基礎(chǔ) 181
10.1.1 單晶金屬表面結(jié)構(gòu) 182
10.1.2 表面原子的氧化狀態(tài) 184
10.2 工業(yè)催化劑設(shè)計(jì)方法 184
10.2.1 催化劑設(shè)計(jì)的總體考慮 184
10.2.2 催化劑的仿生設(shè)計(jì) 187
10.2.3 催化劑設(shè)計(jì)的框圖程序 188
10.2.4 催化劑設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)程序 190
10.2.5 催化劑的類型設(shè)計(jì)法 194
10.2.6 催化劑主要組分的設(shè)計(jì) 194
10.2.7 催化劑次要組分的設(shè)計(jì) 196
10.3 理論輔助的催化劑設(shè)計(jì) 197
10.3.1 建模方法概述 198
10.3.2 固體催化劑模擬設(shè)計(jì)實(shí)例 201
思考題 206

第11章 固體催化劑制備與成型 207
11.1 固體催化劑的常規(guī)制備方法 207
11.1.1 沉淀法 207
11.1.2 浸漬法 210
11.1.3 離子交換法 213
11.1.4 混合法 214
11.1.5 熔融法 214
11.2 固體催化劑的新制備方法 215
11.2.1 溶膠-凝膠法 215
11.2.2 水熱/溶劑熱法 216
11.2.3 微乳液法 219
11.2.4 自組裝法 221
11.2.5 化學(xué)氣相沉積法 222
11.2.6 高溫液相分解法 222
11.3 固體催化劑的成型與再生 222
11.3.1 催化劑成型 222
11.3.2 催化劑活化 224
11.3.3 催化劑再生 227
11.3.4 催化劑分離與回收 228
11.4 催化劑制備技術(shù)新進(jìn)展 230
11.4.1 微波技術(shù) 230
11.4.2 等離子體技術(shù) 230
11.4.3 原子層沉積技術(shù) 231
思考題 231

第12章 固體催化劑表征技術(shù) 232
12.1 固體催化劑的宏觀物性測(cè)定 232
12.1.1 固體催化劑的比表面積測(cè)定 232
12.1.2 固體催化劑的孔結(jié)構(gòu)測(cè)定 235
12.1.3 固體催化劑的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定 237
12.2 固體催化劑的微觀結(jié)構(gòu)表征 238
12.2.1 X射線衍射分析法 238
12.2.2 電子顯微技術(shù) 242
12.2.3 光電子能譜法 246
12.2.4 紅外光譜技術(shù) 256
12.2.5 核磁共振方法 261
12.3 固體催化劑的性能表征 263
12.3.1 熱分析法 263
12.3.2 程序升溫技術(shù) 265
12.3.3 分子探針-紅外光譜法 267
12.4 固體催化劑的活性、選擇性及壽命評(píng)價(jià) 269
12.4.1 催化劑的活性及選擇性評(píng)價(jià) 269
12.4.2 催化劑的壽命評(píng)價(jià) 272
思考題 272

參考文獻(xiàn) 274