![催化剂工业应用最新进展译丛：非均相催化剂设计 [Design of Heterogeneous Catalysts]](https://pic.windowsfront.com/11403228/rBEhUlMRS8gIAAAAAAHlv5Npyr0AAJRZQAH3IQAAeXX558.jpg)
具体描述
内容简介
现代石油炼油和石油化工的核心技术是催化技术，而催化技术的核心是催化剂。《非均相催化剂设计/催化剂工业应用最新进展译丛》介绍了国外非均相催化剂设计领域内有关催化剂合成、表征和模型化方面的最新研究进展、新技术和新方法。通过结合典型实例，详细阐述了对非均相催化剂结构与功能之间关系的最新理解，以及在分子水平上实现对催化剂表面控制的方法，涵盖了从仿生方法到理论辅助设计等多个非均相催化剂设计的前沿领域。《催化剂工业应用最新进展译丛：非均相催化剂设计》适用于从事催化剂工艺研究、设计、开发的技术人员和管理人员阅读，也可以作为高等院校相关专业师生的教材或参考书。
内页插图
目录
1 氧化物配体在催化活性中心设计中的应用2 分层结构多孔催化剂的优化设计
2.1 引言
2.2 优化中孔连通性和形状
2.3 通过活性的宏观分配优化催化剂
2.4 路网的优化设计
2.5 结论
参考文献
3 树状分子在催化剂设计上的应用
3.1 引言
3.2 改性树状分子催化剂
3.3 树状分子体系结构的间接效应
3.4 树状分子包封纳米粒子的催化作用
3.5 树状分子模板化的纳米笼
3.6 结论
参考文献
4 工业催化剂的合理设计策略
4.1 引言
4.2 通向催化剂产业化的第一步
4.3 从催化剂发现到产业化
4.4 示例一：汽车污染治理催化剂系统
4.5 示例二：轻烷烃的脱氢作用
4.6 示例三：石油炼制——流化催化裂化
4.7 结论
参考文献
5 催化剂表面的手性修饰
5.1 概述
5.2 利用金鸡纳生物碱剂及相关化合物的金属表面修饰
5.3 酒石酸及其类似化学物对金属表面的修饰
5.4 结论
参考文献
6 催化纳米马达
6.1 概述
6.2 催化纳米马达的驱动机理
6.3 催化纳米马达的优化设计
6.4 应用、挑战和展望
参考文献
7 用于气体分离和催化作用的金属开放骨架材料的合理设计和高通量筛选
7.1 概述
7.2 MOF’的基本特征和大概进展
7.3 用于PSA过程二氧化碳捕获的MOF‘组合设计
7.4 应用于催化用途的MOF设计
7.5 结论
参考文献
8 双金属催化剂设计：从模型表面到负载催化剂
8.1 简介
8.2 实验和理论方法
8.3 结果与讨论
8.4 结论
参考文献
9 用于催化的自组装材料
9.1 概述
9.2 介孔尺度设计
9.3 在纳米颗粒表面设计催化剂
9.4 展望
参考文献
10 理论辅助催化剂设计
10.1 引言
10.2 催化描述符
10.3 高通量模拟和设计
10.4 控制图像成型
10.5 催化剂的合成与稳定性
10.6 结论
参考文献
11 原位xAS技术在催化剂表征和设计中的应用
11.1 引言
11.2 X射线吸收技术
11.3 x射线吸收技术在非均相催化剂设计中的近期应用
11.4 展望
11.5 结论
参考文献
12 通过二元模板设计催化剂
12.1 引言
12.2 由表面活性剂辅助的介孔金属氧化物的自行组装
12.3 大孔隙金属氧化物的胶质球模板法
12.4 金属氧化物的二元模板
12.5 催化应用
12.6 结语
参考文献
精彩书摘
对于由传质控制的反应，增大催化剂的几何面积（即较小的颗粒、粗糙的表面），或是增加整体式反应器中的通道数目，都将有助于提高反应速度。通过反应器设计而强化湍流，也是工程师们用以提高反应速度的一个常见手段。因此，有关动力学的知识，为科学家和工程师提供了进一步改进催化剂性能的手段。4.3.6催化剂放大
近几十年，在了解催化剂设计的根本原理方面，取得了许多重要进展，其中包括使用更精细的定性工具对活性中心的本质进行更好的阐明。此外，高通量和组合技术使人们发现了多个适用于各种重要工业化反应的新型和改进型催化剂配方。但是，对于实验室规模催化剂新发现的放大方面的认识和改进，研究成果还太少。结果，催化剂放大在很大程度上还继续保持为一种“艺术”，驻留于催化剂生产厂家的大墙之外。这个放大过程已经基本上演变为从多年经验发展而来的经验关系[6]。
实验室催化剂合成所遇到的挑战通常远远小于大规模生产。对于大批量生产，有许多工程注意事项必须作为设计参数予以考虑。实验室合成几乎总是很小量规模、使用高纯度试剂、和利用良好控制的精致处理步骤，通常也不会考虑将配方投入工业规模应用的可行性。在催化剂配方转人工业化生产前，还有许多问题要回答：催化剂前体会否给工厂操作者带来不安全的生产环境？催化剂前体盐类分解造成的排放是否需要新的减排条件？是否有更便宜的前体可以使用？各反应物的加入顺序是否能使工厂平稳操作？上述这些，就是某些在成本划算的生产开始之前所必须先予考虑的生产要素。
催化组分混合和生热问题也必须予以控制，以免产生局部热点或是不均匀的混合。将催化剂成型为尺寸、形状、强度和粘合（整体式反应器的涂层）都合适的最终结构，是满足其性能指标最关键的一步。最后的热处理一定要保证足够的干燥和煅烧，而不破坏载体或支撑物的结构。
催化剂生产成本是任何一个放大效应的重要方面。使用昂贵、高纯度前体的配方通常已经被禁止使用，因而必须找到性能相近、便宜且可以从市场采购的材料。那些无论是在初期合成，还是在必要后处理中会导致过度损耗的前体也必须禁止使用。
……
前言/序言
用户评价
作为一名在学术界从事催化研究的研究生，我一直在寻找能够帮助我深入理解非均相催化剂设计原理的优秀读物。《非均相催化剂设计》这本书的引进，无疑为我们提供了这样一份宝贵的资源。它以一种系统而全面的方式，将非均相催化剂的“设计”这一核心议题，从分子层面的理论计算，到纳米尺度的形貌控制，再到宏观尺度的反应器集成，进行了深入的探讨。书中对催化剂的设计理念，从“试错法”到“理性设计”的演进过程的梳理，非常有历史价值，也让我们更加清晰地认识到当前研究的脉络。我特别喜欢它在介绍材料设计时，不仅仅是列举各种材料的优点，而是深入剖析这些材料为何能够发挥特定的催化作用，例如，通过控制金属纳米颗粒的尺寸和形貌来影响其电子结构和表面吸附性质，或者通过引入载体材料来稳定活性物种、调控反应路径。书中还详细介绍了多种先进的表征技术在催化剂设计中的应用，这对于我们验证设计思路、理解催化机理至关重要。例如，原位X射线吸收光谱（XAS）和透射电子显微镜（TEM）等技术，能够让我们在催化反应过程中实时监测催化剂的变化，这对于理解催化剂的失活机理和优化设计具有指导意义。这本书不仅拓宽了我的视野，也激发了我更多关于新型催化剂体系的创新想法。它是一本真正能够引领研究方向、培养科学思维的优秀教材。
评分这本《非均相催化剂设计》简直是催化领域的一场及时雨！作为一个在精细化工领域摸爬滚打了十几年的研发工程师，我深知在瞬息万变的工业需求面前，催化剂的性能和创新是多么关键。过去，我们很多时候依赖经验和大量的试错来筛选和优化催化剂，耗时耗力不说，也常常错失最佳方案。而这本书的出现，仿佛为我们打开了一扇通往理性设计的大门。它不再是简单地罗列现有催化剂的制备方法或应用案例，而是深入剖析了非均相催化剂的内在机理，从原子尺度到宏观形貌，层层剥茧，揭示了影响催化性能的关键因素。书中关于活性位点结构、电子效应、表面性质调控的论述，让我对催化剂的设计有了全新的认识。尤其印象深刻的是它对于不同材料体系，如金属氧化物、金属有机框架（MOFs）以及碳基材料在催化中的作用机制的详细阐述，这些都是当前工业界非常关注的热点。它不仅仅是理论的堆砌，更多的是将理论与实际工业应用紧密结合，提供了许多具有启发性的设计思路和策略。阅读过程中，我仿佛能感受到作者团队在化学、物理、材料学等多个学科领域深厚的功底，以及他们将复杂概念清晰传达的卓越能力。这本书的语言虽然严谨，但逻辑清晰，结构合理，即使是面对一些前沿的、抽象的概念，也能被引导着逐步理解。它无疑将成为我未来催化剂研发工作中不可或缺的参考手册，帮助我们更高效、更精准地设计出满足特定需求的下一代催化剂。
评分《非均相催化剂设计》这本书，提供了一个非常宝贵的视角，那就是如何将理论研究的成果，有效地转化为实际的工业应用。《非均相催化剂设计》以其扎实的理论基础和丰富的实例，为我们架起了从实验室到工厂的桥梁。我尤其喜欢书中对“催化剂的尺度效应”的详细阐述。它清晰地解释了从分子尺度到宏观尺度的各种结构变化，如何影响催化剂的性能。例如，金属纳米颗粒的大小和形状对活性位点的暴露程度、电子结构以及吸附能力都有显著影响。书中通过大量的实验数据和理论计算，证明了通过精确控制纳米颗粒的尺寸和形貌，可以实现催化性能的飞跃。此外，书中对“催化剂的表面修饰”的论述也给我留下了深刻的印象。它详细介绍了各种表面修饰技术，如等离子体处理、化学气相沉积、原子层沉积等，以及这些技术如何改变催化剂的表面性质，从而提高其活性、选择性和稳定性。这些技术对于开发新型高性能催化剂至关重要。书中还强调了“过程工程”在催化剂设计中的作用。它不仅仅关注催化剂本身的性能，还考虑了催化剂在实际生产过程中的表现，例如如何实现高效的传质传热，如何避免催化剂的堵塞和磨损等。这本书让我深刻体会到，成功的催化剂设计，是基础科学研究、材料科学、化学工程等多学科交叉融合的产物。它不仅是一本技术手册，更是一本启发创新思维的宝典。
评分这本书的出版，无疑为国内催化剂领域的研究和应用注入了新的活力。作为一名在石油化工领域工作的资深工程师，我见证了催化剂在现代工业生产中的核心地位。从石油炼制到化工合成，几乎所有重要的化学转化过程都离不开高效的催化剂。然而，近年来，随着环保法规的日益严格和能源需求的不断变化，传统的催化剂已经难以满足新的要求，开发新型、高效、绿色的催化剂已成为行业迫切的需求。《非均相催化剂设计》这本书，正是顺应了这一时代潮流。它系统地梳理了非均相催化剂的设计理论和实践方法，为我们提供了解决问题的思路和技术手段。我尤其看重书中对“催化剂选择性”的深入探讨。在许多工业反应中，提高目标产物的选择性，降低副产物的生成，不仅能显著提高经济效益，更能减少环境污染。书中提出的各种调控催化剂选择性的策略，例如通过改变活性位点的电子密度、引入特定助剂、设计特定的孔道结构等，都具有很强的指导意义。此外，书中对于“催化剂稳定性”的论述也让我印象深刻。一个高效的催化剂如果不能在苛刻的工业条件下长时间稳定运行，那么它的价值将大打折扣。书中提出的防止催化剂失活的多种方法，如抗烧结、抗中毒、抗磨损等，都为我们设计长寿命催化剂提供了宝贵的经验。这本书将是我们在优化现有工艺、开发新工艺过程中不可或缺的工具书。
评分这本书的译本质量令人称赞，语言流畅，术语准确，为国内读者提供了一扇了解国际非均相催化剂设计前沿的窗口。《非均相催化剂设计》之所以让我觉得如此有价值，是因为它提供了一种“系统性”的设计思维。在过去，很多时候我们对催化剂的优化更像是“头痛医头，脚痛医脚”，针对某个具体的问题进行修补。而这本书则强调了从整体上理解催化剂的结构-性能关系，并在此基础上进行全局优化。它不仅关注活性组分本身，还深入探讨了载体材料、助剂、甚至反应器设计对催化剂整体性能的影响。我印象最深刻的是书中关于“催化剂多功能化”的讨论。在许多复杂的工业过程中，一个催化剂需要同时具备多种功能，例如催化氧化、吸附、脱毒等。书中提供了一系列设计策略，例如通过巧妙地组合不同材料，或者通过引入协同效应，来实现催化剂的多功能化，这对于开发高效、紧凑型的催化反应体系具有重要意义。此外，书中对于“催化剂的长期稳定性”的探讨也十分深入。它不仅分析了催化剂失活的各种机理，如烧结、积碳、中毒等，还提供了相应的预防和修复措施，这对于确保工业生产的连续性和经济性至关重要。这本书让我意识到，非均相催化剂的设计是一个综合性的工程，需要多学科的知识和系统的思维。它不仅为我提供了解决具体问题的思路，更重要的是，它提升了我对催化剂设计本质的理解。
评分当我第一次翻开《非均相催化剂设计》这本书时，就被其宏大的体系和严谨的逻辑所吸引。作为一名在精细化工领域从事多年研发工作的工程师，我深知催化剂在提升反应效率、降低能耗、减少污染方面的重要作用。然而，过去很多时候，我们对催化剂的设计往往依赖于经验积累和大量的实验尝试，效率不高，也难以突破技术瓶颈。这本书的出现，极大地改变了我的工作方式。它不仅仅是一本介绍催化剂种类和用途的书籍，更是一本关于“如何设计催化剂”的科学指南。书中从催化剂的微观结构、电子性质、表面化学等基础理论出发，详细阐述了如何根据特定的反应要求，理性地设计和优化非均相催化剂。我尤其赞赏书中对“催化剂活性位点”的深入剖析。它不仅仅是简单地告诉你活性位点的存在，而是详细解释了活性位点的类型、分布以及它们如何影响反应机理，并在此基础上，提供了多种调控活性位点的方法，例如通过改变载体材料、引入助剂、控制制备工艺等，以实现催化剂性能的最大化。书中还引入了许多前沿的计算模拟技术，如分子动力学模拟和量子化学计算，来预测催化剂的性能，并指导其实验设计。这让我深切体会到，现代催化剂设计已经进入了一个“计算化学+实验验证”的协同创新时代。这本书不仅为我提供了丰富的理论知识，更重要的是，它教会了我如何以一种更科学、更系统、更高效的方式来开展催化剂的研发工作。
评分这本书的价值，绝不仅仅停留在理论的层面，它更像是一座连接实验室研究与工业生产的桥梁。作为一名催化剂生产企业的技术总监，我一直面临着如何将实验室的创新成果快速有效地转化为工业生产的挑战。过去的很多时候，我们依赖于引进国外的先进技术，或者在现有产品的基础上进行微调，这种模式的弊端显而易见：成本高昂，周期漫长，而且往往无法完全满足国内日益多样化和个性化的市场需求。《非均相催化剂设计》的到来，为我们提供了一个全新的视角。它深入浅出地讲解了如何根据具体的工业反应需求，从零开始设计和优化非均相催化剂。书中对于如何选择合适的活性组分、载体材料，如何调控催化剂的孔道结构、表面酸碱性，以及如何优化制备工艺以获得高活性、高选择性、高稳定性的催化剂，都提供了非常详实和具有操作性的指导。我尤其欣赏它在讨论工业应用时，并没有回避实际生产中可能遇到的问题，例如催化剂中毒、烧结失活等，而是针对这些问题提出了相应的解决方案和设计策略。例如，书中关于通过引入助剂来提高催化剂的抗中毒能力，或者通过优化载体结构来防止活性相的烧结，这些都能够直接应用于我们的生产实践中，帮助我们克服技术瓶颈，降低生产成本，提高产品竞争力。这本书无疑将成为我们企业技术升级和产品创新的重要推动力。
评分作为一名对材料科学充满好奇心的化学专业学生，我一直对催化剂这个领域充满了兴趣，但又觉得它既神秘又复杂。《非均相催化剂设计》这本书，就像一位耐心的向导，带领我一步步揭开了非均相催化剂的神秘面纱。这本书的优点在于，它能够将一些看似高深的概念，用清晰易懂的语言进行阐释。例如，在介绍载体材料的作用时，它不仅仅是告诉我们载体“承载”活性组分，而是详细解释了载体如何通过改变活性组分的分散度、电子性质、以及提供酸碱位点等多种方式，来影响催化反应的进程。书中对不同类型载体材料，如氧化物、碳材料、分子筛等，在催化中的作用进行了详细的比较和分析，这对于初学者来说非常有帮助。我特别喜欢书中关于“催化剂孔道设计”的章节，它解释了如何通过控制催化剂的孔径和孔道结构，来影响反应物和产物的扩散，甚至实现“形状选择性”催化，这让我对微观结构的重要性有了更直观的认识。此外，书中还介绍了多种催化剂的制备技术，如浸渍法、沉淀法、溶胶-凝胶法等，并且详细分析了这些制备方法如何影响催化剂的微观结构和性能。这对于我们理解实验室制备的可行性，以及未来可能面临的工业化放大问题，都提供了宝贵的参考。这本书让我对非均相催化剂的设计从“望而生畏”变成了“跃跃欲试”，我迫不及待地想将书中所学的知识运用到我的实验研究中。
评分读完《非均相催化剂设计》，我最大的感受是，催化剂的设计不再是“碰运气”的事情，而是可以“按图索骥”，甚至“量体裁衣”的科学过程。作为一名在能源化工领域工作的工程师，我亲身经历过很多催化剂失效导致的生产事故，以及因此造成的巨大经济损失。这些经历让我深感，对催化剂的深入理解和精准设计是多么重要。这本书恰恰填补了这一空白。它系统地介绍了各种非均相催化剂的“家族史”，从传统的负载型金属催化剂，到新兴的沸石、MOFs、单原子催化剂等，详细阐述了它们的结构特点、构效关系以及设计思路。我特别赞赏书中对于“结构-性能”关系的强调，它不仅仅停留在定性的描述，而是通过大量的案例和理论分析，揭示了微观结构如何决定催化剂的宏观性能。例如，它会告诉你如何通过调控金属纳米颗粒的尺寸和形状，来改变其d带中心，进而影响与反应物的相互作用，最终提高催化活性和选择性。书中还引入了许多先进的计算模拟方法，如密度泛函理论（DFT）计算，来预测催化剂的活性位点、反应路径以及能量势垒，这对于加速催化剂的研发进程具有革命性的意义。它让我们可以提前“预演”催化反应，避免走弯路，大大缩短了研发周期。这本书不仅仅是知识的传授，更是思维方式的启发，它教会我们如何像一位“催化剂建筑师”一样，用科学的逻辑和严谨的方法，构建出最适合特定需求的“催化机器”。
评分《非均相催化剂设计》这本书，对于我这样一名专注于新能源材料研究的研究人员来说，简直是一份“金矿”。近年来，随着全球对可持续能源的需求日益增长，开发高效的催化剂在能源转化和储存领域扮演着至关重要的角色，例如在燃料电池、电解水制氢、二氧化碳转化等领域，非均相催化剂的应用前景广阔。《非均相催化剂设计》这本书，恰恰聚焦了这些前沿应用领域对催化剂设计的需求。它不仅仅停留在基础理论层面，而是深入分析了如何根据不同能源转化过程的特点，设计出具有特定功能的催化剂。我特别欣赏书中关于“单原子催化剂（SACs）”的设计与应用的章节。单原子催化剂凭借其原子利用率高、可调性强的优势，在许多催化反应中展现出卓越的性能。书中详细阐述了如何通过合理的载体选择和制备方法，实现金属原子在载体上的高分散和稳定存在，以及如何理解和调控单原子位点的电子结构和配位环境，从而实现高效的催化转化。此外，书中对于“多金属催化剂”和“催化剂表面工程”的论述，也为我们设计新型高效催化剂提供了重要的启示。例如，通过引入第二种或第三种金属，可以产生协同效应，显著提高催化活性和选择性。这本书让我对非均相催化剂的设计有了更深入的理解，也为我在新能源催化剂领域的研究提供了更清晰的方向和更有效的工具。
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