现代化学基础丛书·典藏版3：现代催化原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨向光，吴越 著

图书标签:

• 化学
• 催化
• 现代化学
• 基础化学
• 典藏版
• 有机化学
• 无机化学
• 物理化学
• 化学工程
• 材料科学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030145802

版次：1

商品编码：11885384

包装：平装

丛书名： 现代化学基础丛书3

开本：16开

出版时间：2005-05-01

用纸：胶版纸

页数：448

字数：595000

正文语种：中文

内容简介

　　《现代化学基础丛书·典藏版3：现代催化原理》在平衡态热力学的基础上，总结了催化作用中的一些普适性规律和动力学研究进展的特点，并以众所周知的L-H和R-E催化作用机理为例，演绎并给出了各自的表面动态学理论表达式。
　　根据反应物种（原料、产物、催化剂）在催化过程中分子内部各种模式能量的变化，揭示了吸附和催化基元步骤以及反应物种和催化剂之间能量交换过程的特点；介绍了表面激发物种的弛豫、减活和寿命等现代概念和实验数据。
　　根据非平衡态热力学原理，确认催化过程中某些步骤热力学上的非平衡性，是产生诸如催化剂再构、速率振荡和共轭以及化学能的增强等一系列耗散结构的原因。以此为契机，探讨了在非平衡态热力学基础上建立新催化理论的可能途径。
　　《现代化学基础丛书·典藏版3：现代催化原理》可供吸附和催化领域以及从事表面现象研究的科研工作者使用，也可供高等学校的教师、研究生和其他高年级学生参考。

内页插图

目录

前言

第一章 从分子水平上理解和研究催化
第一节 一些有显示度的例子
一、金属配合物催化剂
二、金属催化剂
三、氧化物催化剂
四、仿生催化
第二节 以平衡态热力学为基础的催化中的普适性规律
一、催化剂不能影响一个反应的热力学平衡，只能改变到达平衡的速率（Ostwald定义）
二、可逆催化反应的总速率由正、反方向的反应速率的差所决定，同时随反应混合物远离其热力学平衡程度而增大（Horiuti关系）
三、线性自由能关系（Sabatier规则）
四、催化中的吸附作用（Langmuir吸附等温线）
参考文献

第二章 表面反应动力学和动态学
第一节 从动力学研究到动态学研究
一、宏观反应动力学
二、微观反应动力学（分子反应动态学）
三、表面分子反应动态学
第二节 动力学模型的公式化
一、反应网络的选择
二、速率常数的估算
第三节 表面反应动态学
一、引言
二、直接的和俘获传输的表面反应
三、表面反应速率的过渡态理论
四、俘获传输的表面反应
五、提要
第四节 表面反应能量学
参考文献

第三章 研究方法
第一节 反应机理的动态研究方法
一、束法
二、激光方法
三、研究激发分子减活的射流法
第二节 表面结构的原位表征方法
一、无空间分辨技术
二、空间分辨技术
三、原子尺度的实验
四、微观结构
第三节 原位瞬（过渡）态催化研究
一、引言
二、原位瞬态实验方法
参考文献

第四章 反应分子的活化：分子束和表面的相互作用
第一节 分子束和吸附分子的散射动态学
一、单一能量的原子束
二、单一能量分子束，平动能量（T-Vs变换）的变化
三、转动能（R-Vs交换）的变化
四、振动激发（V-V，交换）的变化
第二节 能量不同的分子束和表面相互作用的动态学
一、平动能（T-Vs交换）的影响
二、转动能（R-Vs交换）的影响
三、振动能（V-Vs交换）的影响
第三节 表面上化学和催化反应的激发
一、分子束向表面传能以激发反应
二、选择激发
第四节 催化反应产物中的能量分布
一、原子的催化再结合
二、催化氧化
三、其他催化反应
参考文献

第五章 化学能的增强作用
第一节 实现化学能增强的条件
一、增强作用的基本定义和机理
二、增强作用的发生
……
第六章 激发分子的多相减活
第七章 催化剂表面上的激发分子
第八章 催化剂的非平衡状态
第九章 催化中的振荡反应
第十章 在非平衡态热力学的基础上探索建立催化理论的新途径
附录

前言/序言

《现代化学基础丛书·典藏版》系列其他卷目简介 本丛书旨在系统、深入地阐述现代化学领域的核心概念、前沿进展与经典理论，为化学专业人士、研究人员及高年级学生提供全面而精深的参考。以下是除《现代催化原理》之外的其他卷目简介，每卷都代表一个化学分支的基石或热点： 卷一：现代化学键理论与分子结构（典藏版） 内容提要： 本书全面回顾了经典化学键理论（如路易斯结构和价层电子对互斥理论VSEPR）的发展历程，并着重深入探讨了量子化学方法在描述化学键本质方面的最新进展。全书结构严谨，从薛定谔方程的基本原理出发，系统介绍了分子轨道理论（MO）、杂化轨道理论、以及在描述复杂分子体系，如过渡金属配合物和有机超分子结构中的应用。 重点章节包括：Hartree-Fock方法及其衍生的密度泛函理论（DFT）在计算分子几何构型、能级和反应路径中的实际应用。此外，还详细阐述了非定域化电子效应、超分子相互作用（如氢键、π-π堆积、范德华力）的量化描述，以及激发态理论在理解光化学过程中的关键作用。本书通过大量精心挑选的案例分析，展示了如何利用先进的计算化学工具，精确预测和解释分子行为，是理解物质微观结构与宏观性质之间联系的必备参考书。 卷二：化学热力学与平衡态分析（典藏版） 内容提要： 本卷聚焦于化学科学的宏观基石——热力学。本书超越了基础的热力学定律的简单陈述，深入探讨了其在现代化学研究中的复杂应用。内容涵盖了热力学基本概念的严格定义，功、热、内能、焓、熵和吉布斯自由能的精确计算方法。 重点内容包括：相平衡理论的深入解析，特别是多组分、多相体系中的相图绘制与热力学处理，如共熔点、共沸点及非理想溶液行为的精确建模。书中详细讨论了化学反应的自发性、平衡常数的确定及其对温度、压力的依赖关系（范特霍夫方程与克劳修斯-克拉佩隆方程的现代应用）。此外，本书对统计力学与宏观热力学的桥接进行了细致的论述，解释了微观状态数如何导出宏观热力学量，特别是在处理分子集合体的配分函数时。本书的数学推导详尽而清晰，旨在培养读者运用热力学原理解决复杂化学工程和材料科学问题的能力。 卷四：化学反应动力学与机理研究（典藏版） 内容提要： 《化学反应动力学与机理研究》是理解化学变化速率与路径的权威指南。本书从速率定律的建立入手，系统地介绍了反应级的确定方法、零级至三级反应的积分法处理，以及不同温度下反应速率的变化规律（阿累尼乌斯理论的深度剖析）。 核心章节深入探讨了碰撞理论和过渡态理论（TST）的数学框架，特别是如何计算反应的活化能和指前因子。书中详尽阐述了复杂反应机理的求解方法，包括稳态近似法、平衡近似法在解析多步反应速率表达式中的应用。此外，本书紧密结合现代实验技术，介绍了如何利用激光诱导荧光、快速扫描光谱等先进手段，研究超快反应（飞秒/皮秒时间尺度）中的瞬态物种和能量转移过程。对于涉及自由基、链式反应和催化过程中的动力学特性，本书均提供了严谨的数学描述和实际案例支持，是揭示化学反应“如何发生”的关键参考书。 卷五：分析化学前沿技术与数据解析（典藏版） 内容提要： 本卷聚焦于现代分析科学的广阔图景，强调从样品采集到最终数据解析的全过程。本书不仅涵盖了经典化学分析方法（如滴定法、重量分析法的原理优化），更将重点放在了分离科学和光谱学的前沿技术上。 分离科学部分，详细阐述了高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）的分离机理、柱效的优化以及质谱联用技术（LC-MS/MS, GC-MS）在痕量分析中的应用。光谱学部分，全面覆盖了从基础的紫外-可见光吸收、红外吸收到核磁共振（NMR）的理论基础。特别之处在于，本书对高分辨率质谱（HRMS）和二维核磁共振（2D-NMR）在解析复杂天然产物和生物大分子结构中的应用进行了深度解读。 数据解析是本书的一大特色，其中包含了误差分析、最小二乘回归、多变量校正技术（如主成分分析PCA）在处理大型实验数据集中的应用，帮助读者从海量信息中提取可靠的化学信息，确保分析结果的准确性和可靠性。 卷六：无机化学：结构、合成与功能材料（典藏版） 内容提要： 本书旨在以现代量子化学和实验方法为基础，重构无机化学的宏大体系。内容围绕元素周期律的深层本质展开，系统论述了主族元素和过渡金属化合物的结构、成键特征。 核心章节深入探讨了配位化学的最新进展，包括晶体场理论、配位场理论的局限性及配体场理论的精确描述。对于d区和f区元素的化学性质，本书通过分子轨道理论清晰地解释了颜色、磁性以及氧化还原活性的来源。在合成化学方面，详细介绍了高压合成、溶剂热合成以及电化学合成等先进技术在制备新型无机晶体、金属有机骨架材料（MOFs）和低维纳米结构中的关键作用。此外，本书还关注了无机材料的功能化——如光催化剂、传感器材料和能源存储材料的设计与性能评估，强调了结构与功能之间的内在联系。 卷七：有机化学：合成策略与机制（典藏版） 内容提要： 本卷专注于现代有机化学的创造性核心——分子的精准构建。本书摒弃了对基础官能团反应的简单罗列，转而聚焦于复杂分子合成中涉及的先进策略和深刻机制。 内容首先回顾了立体化学控制（包括不对称诱导和动态动力学拆分）的最新进展。随后，重点详细剖析了现代有机合成中的几大支柱：过渡金属催化的交叉偶联反应（如Suzuki, Heck, C-H键活化等）的机理和适用性拓展。书中对重要反应类型，如环加成反应、自由基反应和有机小分子催化（Organocatalysis）的最新突破进行了深入的机制探讨，解释了反应的选择性（区域选择性、化学选择性、非对映选择性和对映选择性）是如何被精确调控的。本书为读者提供了设计多步全合成路线和创新反应方法的理论工具箱。 卷八：物理化学：界面现象与胶体科学（典藏版） 内容提要： 本卷将物理化学的视角聚焦于相界面——物质世界中充满活力的区域。本书系统阐述了界面现象的热力学基础，包括表面张力、界面能的测量与影响因素。 重点内容涵盖了吸附理论（Langmuir, BET吸附等温线及其在多层吸附体系中的应用）、电化学界面的结构与电荷转移过程，特别是双电层理论的现代修正。胶体科学部分，详细解析了表面活性剂的自组装行为、微乳液和囊泡的形成，以及颗粒的分散与沉降动力学。本书深入讨论了胶体体系的稳定性，包括DLVO理论（Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek）的定量应用，以及高分子电解质和高分子刷在界面上的行为。对于纳米颗粒的表面修饰和功能化，本书提供了从理论到实验验证的完整指导框架。

评分☆☆☆☆☆

这本《现代催化原理》给我的感觉，更像是一本“催化方法的指南针”。我之前接触到的催化文献，很多时候只关注具体的反应体系和催化剂，却很少去系统地思考“如何设计一个好的催化剂”以及“如何评估一个催化剂的性能”。这本书恰恰弥补了我的这一认知盲区。作者在书中详细阐述了各种催化剂评价方法，从宏观的转化率、选择性，到微观的活性位点密度、表面性质表征，再到动力学研究和机理解析，几乎涵盖了评估催化剂性能的方方面面。更重要的是，作者并没有仅仅停留在方法的介绍，而是深入分析了不同评价方法所能提供的信息，以及它们之间的相互印证关系。例如，在讨论负载型催化剂时，作者就详细介绍了如何通过XRD、TEM、XPS等多种手段来表征催化剂的形貌、粒径、分散度以及化学状态，并如何将这些表征结果与催化活性数据相结合，来揭示活性相的真实形态和作用机制。这种方法论层面的深入讲解，对于我以后在实验中进行催化剂的开发和优化，提供了极其宝贵的指导。它让我明白，一个优秀的催化研究，不仅要有好的创意，更要有严谨的实验设计和可靠的数据支撑。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，《现代催化原理》这本书最可贵之处在于它对于“催化”这一概念的“多维理解”。它没有将催化局限于传统的化学反应，而是将其延伸到了更加广阔的领域。我特别欣赏书中关于“生物催化”和“光催化”的章节。在生物催化方面，作者深入浅出地介绍了酶的催化机理，以及如何利用酶进行高效、高选择性的化学转化，这让我看到了绿色化学的无限可能。而在光催化领域，书中关于半导体光催化剂的能带结构、电子-空穴分离机制以及表面反应过程的讲解，更是让我对太阳能转化和环境治理等前沿应用有了更深入的理解。作者并没有回避这些新兴领域中的挑战和难点，而是客观地分析了它们的发展现状和面临的瓶颈，并对未来的研究方向进行了合理的预测。读到这些章节，我不再仅仅把催化看作是解决“反应慢”的问题，而是认识到它在能源、环境、医药等多个重大科学和技术领域扮演着核心角色。这本书让我对催化学的认识从“是什么”拓展到了“能做什么”，甚至“未来能做什么”，极大地开阔了我的视野。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我是一名长期在实验室工作的科研人员，平时阅读的都是一些高度专业化的文献，对一些“通识性”的书籍已经有些疏远。但是，《现代催化原理》这本书，却以其独特的视角和深入的洞察力，重新点燃了我对化学基础理论的兴趣。作者在梳理现代催化理论的同时，巧妙地融入了大量的历史发展脉络，从早期关于化学亲和力的理论，到后来提出的过渡态理论，再到如今基于密度泛函理论（DFT）的计算催化，每一个理论的提出都伴随着重要的科学发现和实验证据。这种宏观的历史视角，让我能够更清晰地理解现代催化理论是如何一步步发展而来的，以及不同理论之间的逻辑关系。而且，书中对于一些经典催化反应的案例分析，例如哈伯-博世法、费托合成等，都进行了非常细致的剖析，不仅解释了它们在工业上的重要性，更重要的是揭示了其背后的催化机理和工程学考量。读到这些部分，我仿佛置身于催化科学发展的历史长河之中，感受到了科学家们不断探索、勇于创新的精神。这本书不仅是一本催化原理的讲解，更是一本人文气息浓厚的科学史读物，让我对催化研究有了更深层次的敬畏感和使命感。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到这本《现代催化原理》的时候，我以为会是一本枯燥的教科书，充斥着密密麻麻的公式和图表，但事实证明，我的担忧是多余的。作者在保持科学严谨性的同时，也展现出了令人惊叹的叙事能力。他不仅仅是介绍理论，更像是和读者进行一场关于催化世界的对话。我尤其喜欢书中那些生动的类比，例如将催化剂比作“化学反应的引路人”，或是将反应中间体描绘成“短暂的桥梁”，这些形象的比喻极大地降低了理解门槛，让原本抽象的概念变得触手可及。书中对不同类型催化剂的介绍也十分全面，从传统的金属氧化物，到近年来备受瞩目的金属有机框架（MOFs）和二维材料，作者都进行了细致的梳理和介绍，并重点阐述了它们的优缺点以及在不同领域的应用潜力。读到关于均相催化和多相催化对比的部分，更是让我眼前一亮，作者清晰地指出了两者在反应机理、分离难度以及工业应用上的差异，并对未来催化剂的发展趋势进行了展望。整本书读下来，我感觉自己仿佛经历了一次催化知识的“全景式”扫描，既有宏观的概览，也有微观的细节，让我对现代催化学的发展脉络有了清晰的认识，也激发了我对更多前沿催化材料和技术的探索欲望。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅这本《现代催化原理》，我最深的感受便是其深邃的理论基石与严谨的逻辑推演。作者并非浅尝辄止地罗列各种催化现象，而是从微观粒子层面出发，层层剥茧，深入浅出地剖析了催化过程的本质。从量子力学的基本原理如何影响化学反应的活化能，到表面化学中的吸附与解吸动力学，再到催化剂的结构与活性之间的微妙联系，每一个章节都充满了智慧的闪光。尤其是在讨论催化剂设计时，作者并没有给出“秘籍”，而是引导读者去理解影响催化性能的多个维度，例如孔隙结构、电子密度分布、晶格缺陷等，并如何通过精妙的调控来实现特定的催化功能。这种“授人以渔”的教学方式，让我深刻认识到，催化研究绝非经验主义的堆砌，而是建立在坚实的理论框架之上的科学探索。我尤其喜欢其中对反应机理的细致分析，通过大量的实验证据和理论计算来阐述中间产物的生成与转化，这对于我理解复杂催化反应的“黑箱”至关重要。虽然某些复杂的数学模型和量子化学公式需要反复琢磨，但每一次的理解都带来一种豁然开朗的满足感，仿佛打开了一扇通往催化世界深层奥秘的大门。这本书无疑为我未来在催化领域的深入学习和研究打下了坚实的基础，让我对“催化”二字有了全新的、更深刻的认知。