第1章緒論



1.1工業催化學科簡介1



1.2課程主要內容及任務2



1.2.1催化學科主要概念2



1.2.2催化實驗研究方法4



1.3學習內容及任務5



1.4工業催化發展簡史5



1.4.1世界催化發展史5



1.4.2中國催化研究與發展8



1.5催化研究開發前景9



1.5.1催化技術發展趨勢9



1.5.2新型催化劑的開發與應用9



1.5.3催化劑制備共性技術及新型催化材料的研究開發11



思考題11



參考文獻12







第2章催化作用與催化劑



2.1催化作用定義和特征13



2.1.1定義13



2.1.2催化劑基本特征14



2.2催化劑分類及催化反應分類17



2.2.1催化劑分類17



2.2.2催化反應分類19



2.3催化劑組成24



2.3.1工業催化劑的組成24



2.3.2載體的功能29



2.3.3載體的選擇31



2.4催化劑基本性能32



2.4.1活性32



2.4.2選擇性36



2.4.3穩定性和壽命39



思考題43



參考文獻45







第3章催化作用基本原理



3.1多相催化及吸附動力學46



3.1.1多相催化46



3.1.2化學吸附及催化反應動力學48



3.1.3均勻表面催化反應動力學62



3.2均相催化及配位作用67



3.2.1酸堿催化簡介67



3.2.2有機(小分子)催化68



3.2.3配位催化68



思考題82



參考文獻84







第4章固體酸堿催化劑及其工業應用



4.1酸堿催化劑的應用及分類85



4.1.1固體酸催化劑的應用85



4.1.2固體酸堿催化劑的分類86



4.2酸堿定義及酸堿中心的形成86



4.2.1酸堿定義86



4.2.2酸堿中心的形成87



4.3固體表面酸堿的性質及其測定91



4.3.1酸位的類型及其鋻定91



4.3.2酸中心的強度及其測定92



4.3.3酸中心的濃度及其測定94



4.3.4固體堿的強度與堿量95



4.4典型酸堿催化劑及其催化作用95



4.4.1酸堿催化作用機理95



4.4.2典型酸堿催化劑及其催化作用100



4.5固體酸催化劑的工業應用106



4.5.1分子篩催化劑及催化裂化反應106



4.5.2甲醇制烯烴117



思考題121



參考文獻121







第5章金屬氧(硫)化物催化劑及其催化作用



5.1金屬氧化物的結構122



5.1.1單一金屬氧化物的晶體結構123



5.1.2復合金屬氧化物的晶體結構125



5.2金屬氧化物的催化作用127



5.2.1金屬氧化物催化劑的電子特性127



5.2.2金屬氧化物催化劑的氧化還原機理128



5.3典型金屬氧化物催化劑的應用130



5.3.1催化氧化制順丁烯二酸酐130



5.3.2V2O5催化氧化制鄰苯二甲酸酐133



5.3.3Bi2O3-MoO3催化丙烯氧化制丙烯酸136



5.4典型金屬硫化物催化劑的應用138



5.4.1金屬硫化物催化劑在加氫脫硫中的應用138



5.4.2水煤氣變換催化劑及其工業應用147



思考題151



參考文獻151







第6章金屬催化劑及其催化作用



6.1金屬催化劑及其應用153



6.1.1金屬催化劑的應用153



6.1.2金屬催化劑的特性154



6.2金屬催化劑的結構155



6.2.1固體表面結構與缺陷155



6.2.2金屬表面的吸附157



6.3金屬催化劑的電子因素與催化作用160



6.3.1金屬表面化學鍵160



6.3.2金屬催化劑的電子因素與催化活性162



6.4金屬催化劑的晶體結構與催化作用163



6.4.1金屬催化劑的晶體結構163



6.4.2晶體結構對催化作用的影響165



6.4.3金屬催化劑表面的晶格缺陷和不均勻性167



6.5各類金屬催化劑及其催化作用169



6.5.1塊狀金屬催化劑169



6.5.2負載型金屬催化劑169



6.5.3合金催化劑175



6.5.4非晶態合金催化劑175



6.5.5金屬互化物催化劑177



6.5.6金屬簇狀物催化劑177



6.5.7金屬膜催化劑178



6.6金屬催化劑的工業應用178



6.6.1石腦油重整反應及重整催化劑178



6.6.2氨合成催化劑181



6.6.3費托合成183



6.6.4乙烯環氧化制環氧乙烷銀催化劑187



思考題188



參考文獻189







第7章均相催化工業應用



7.1概述190



7.2丙烯氫甲酰化191



7.2.1催化體繫192



7.2.2反應機理192



7.2.3商業催化劑中配體種類194



7.2.4工藝流程195



7.3甲醇羰基化合成乙酸197



7.3.1反應機理198



7.3.2工藝流程198



7.4催化氧化乙烯合成乙醛（Wacker工藝）199



7.4.1反應機理199



7.4.2工藝流程200



7.5均相催化乙烯齊聚反應（SHOP）200



7.5.1反應機理201



7.5.2工藝流程201



7.6烯烴均相催化聚合及Zeigler-Natta催化劑202



7.6.1Zeigler-Natta催化劑202



7.6.2反應機理204



7.6.3乙烯聚合工藝流程204



7.7丙烯催化聚合及茂金屬催化劑207



7.7.1茂金屬催化劑207



7.7.2反應機理207



7.7.3工藝流程209



7.8不對稱催化合成：不對稱加氫案例210



7.8.1催化加氫合成左旋多巴211



7.8.2左旋萘普生的合成212



思考題212



參考文獻214







第8章環境保護催化



8.1環境保護催化技術的發展趨勢215



8.2汽、柴油催化深度脫硫216



8.3煙氣的催化脫硫217



8.3.1煙氣的干式催化氧化法脫硫217



8.3.2煙氣的催化還原脫硫法：Claus工藝219



8.4煙氣的催化脫硝221



8.4.1非選擇性催化還原法221



8.4.2選擇性催化還原法223



8.5機動車尾氣的催化淨化處理225



8.5.1汽車尾氣排放的特點225



8.5.2汽油車尾氣催化淨化原理227



8.5.3汽油車尾氣催化轉化器227



8.6有機廢氣（VOCs）的催化燃燒技術230



8.6.1VOCs的處理技術分類230



8.6.2VOCs的催化燃燒原理231



8.6.3催化燃燒用催化劑231



8.6.4VOCs的催化燃燒工藝233



8.7二氧化鈦光催化降解氣相污染物234



8.7.1VOCs光催化降解機理235



8.7.2氣相光催化速率的影響因素236



8.7.3光催化降解過程中催化劑的失活和再生237



思考題237



參考文獻238







第9章催化劑制備工程



9.1工業催化劑的制備與放大239



9.1.1催化劑制備工程及流程239



9.1.2催化劑制備過程的放大242



9.2催化劑制備過程對活性的影響243



9.3催化劑制備化學工藝原理244



9.3.1沉澱法245



9.3.2浸漬法254



9.3.3溶膠-凝膠法263



9.3.4離子交換法268



9.3.5混合法270



9.3.6熔融法271



9.4催化劑成型技術273



9.4.1噴霧成型274



9.4.2轉動成型275



9.4.3擠條成型278



9.4.4壓片成型280



思考題281



參考文獻281







第10章催化活性測試及催化反應器



10.1催化劑活性測試283



10.1.1催化劑活性測試目標283



10.1.2催化劑活性評價參數的選擇284



10.1.3活性表示方法284



10.2實驗室催化反應器286



10.2.1兩種理想反應器287



10.2.2積分反應器288



10.2.3微分反應器289



10.2.4無梯度反應器290



10.2.5滴流床反應器292



10.3催化劑活性測試方法294



10.4多相催化反應的傳質效應296



10.4.1多相催化反應的步驟及傳遞特征296



10.4.2本征動力學和宏觀動力學297



10.4.3傳質的影響298



10.5典型的工業催化反應器300



10.5.1固定床催化反應器301



10.5.2流化床催化反應器302



10.5.3氣-液-固三相鼓泡淤漿床催化反應器304



10.6催化劑活性測試實例305



思考題308



參考文獻308