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第一章 序论 1

1.1 非均相催化反应动力学的研究对象及研究意义 1

1.2 催化反应的一般特征及分类 3

1.2.1 催化反应的一般特征 4

1.2.2 催化反应的分类 6

1.3 非均相催化反应的基本步骤及速率控制步骤的概念 9

1.3.1 非均相催化反应的基本步骤 9

1.3.2 非均相催化反应中速率控制步骤的概念 9

1.3.3 速率控制步骤的判定及其意义 11

第二章 催化剂的组成与制备 15

2.1 催化剂的分类及工业使用要求 15

2.1.1 催化剂的分类 15

2.1.2 工业催化剂的使用要求 16

2.1.3 工业催化剂的性质和特点 21

2.2 催化剂的组成及各类组分的功能 24

2.2.1 主催化剂--活性组分 25

2.2.2 助催化剂 25

2.2.3 载体 27

2.3 催化剂的制备与焙烧 30

2.3.1 催化剂的制备 30

2.3.2 催化剂的热处理--焙烧 33

2.4 催化活性组分的选择 34

2.4.1 选择的主要标准 34

2.4.2 反应分析 35

2.4.3 催化剂研制的基本步骤 37

第三章 吸附作用 42

3.1 物理吸附与化学吸附 42

3.1.1 物理吸附 43

3.1.2 化学吸附 43

3.1.3 物理吸附与化学吸附的鉴别 43

3.2 吸附位能曲线 44

3.2.1 物理吸附位能曲线 45

3.2.2 化学吸附位能曲线 46

3.2.3 两种吸附位能曲线的结合--先发生物理吸附，再进行解离及化学吸附 46

3.3 化学吸附热 47

3.3.1 化学吸附热与催化活性的关系 47

3.3.2 积分吸附热与微分吸附热 51

3.3.3 微分吸附热、吸附活化能与覆盖率的关系 52

3.4 吸附等温方程式 54

3.4.1 Langmuir吸附等温方程式 55

3.4.2 Temkin吸附等温方程式 61

3.4.3 Freundlich吸附等温方程式 62

3.4.4 BET方程--多分子层吸附理论 63

3.5 吸附动力学 64

3.5.1 吸附与脱附速率的基本方程 64

3.5.2 理想吸附表面的吸附与脱附速率方程 66

3.5.3 真实吸附表面的吸附与脱附速率方程 67

第四章 非均相催化反应的动力学模型 71

4.1 催化反应动力学的基本处理方法 71

4.1.1 表面质量作用定律 71

4.1.2 平衡浓度法 72

4.1.3 稳态浓度法 73

4.2 理想吸附表面上的催化反应速率方程 74

4.2.1 表面反应为控制步骤的反应速率方程 75

4.2.2 反应物的吸附为控制步骤的速率方程 85

4.2.3 产物的脱附为控制步骤的速率方程 91

4.2.4 无控制步骤时的速率方程 92

4.3 真实吸附表面上的催化反应速率方程 97

4.3.1 表面反应为控制步骤的速率方程 97

4.3.2 反应物的吸附为控制步骤的速率方程 99

4.3.3 产物的脱附为控制步骤的速率方程 101

4.4 非均相催化反应中的幂式速率方程 104

4.4.1 反应物A的吸附为速率控制步骤 105

4.4.2 产物B的脱附为速率控制步骤 106

4.4.3 表面反应为速率控制步骤 107

第五章 非均相催化反应中的物理传递过程 108

5.1 非均相催化反应中的相间传递过程 109

5.1.1 宏观速率方程 109

5.1.2 外扩散过程的传递速率与传递速率系数 112

5.1.3 流体与催化剂颗粒外表面的温度差与浓度差 117

5.1.4 外扩散对非均相催化反应过程的影响 118

5.2 催化剂粒内微孔中的传递过程 124

5.2.1 微孔内的扩散 124

5.2.2 孔的简化模型、平均孔半径？及平均孔长？ 127

5.2.3 单圆柱形孔中的反应速率 129

5.2.4 球形颗粒催化剂中的反应速率 139

5.3.1 两个独立的并存反应 142

5.3 内扩散对催化剂选择性的影响 142

5.3.2 同一反应物的平行反应 144

5.3.3 连续反应 145

5.4 内扩散对反应动力学参数的影响 148

5.4.1 内扩散对反应级数的影响 148

5.4.2 对于反应速率常数的影响 148

5.4.3 内扩散对于活化能的影响 149

第六章 非均相催化反应动力学的研究方法和实验装置 153

6.1 流动体系催化反应器反应速率的基本表达式 153

6.1.1 连续进料搅拌槽式反应器的速率表达式 153

6.1.2 柱塞流管式反应器(PFR)的速率表达式 154

6.2 外扩散与内扩散的排除 156

6.2.1 外扩散阻力的实验考察及排除 156

6.2.2 内扩散阻力的实验考察与排除 158

6.3.1 固定床积分反应器 159

6.3 各类实验室反应器 159

6.3.2 固定床微分反应器 161

6.3.3 外循环流动反应器 162

6.3.4 内循环流动反应器 164

6.3.5 转篮式反应器 165

6.3.6 移动床反应器 166

6.4 动力学实验的数据处理与参数估值 166

6.4.1 参数试差法 167

6.4.2 假设机理法 167

6.4.3 孤立参数法 168

6.4.4 速率方程线性化作图法 169

6.4.5 线性回归分析 170

6.4.6 非线性回归分析 174

6.5 几个非均相催化反应体系动力学研究的实例 175

6.5.1 光气合成 175

6.5.2 乙烯催化加氢(管式微分反应器) 178

6.5.3 丁烯催化脱氢制取丁二烯(积分反应器) 181

6.5.4 氯乙烯合成 184

6.5.5 非均相催化动力学实验数据处理及动力学模型建立的基本步骤 194

第七章 催化剂的失活 196

7.1 催化剂失活的原因 196

7.1.1 中毒引起的失活 197

7.1.2 烧结和热失活(Sintering and Thermal Deactivation) 198

7.1.3 结焦与堵塞引起的失活(污染失活)(Coking and Plugging) 199

7.2 失活动力学方程 200

7.2.1 失活速率方程的一般形式 200

7.2.2 结焦失活的动力学方程 202

7.3 反应机理不同时的失活速率方程 205

7.4 两个结焦失活理论及其失活速率方程 207

7.4.1 Wojciechowski“运行时间”理论 207

7.4.2 Froment与Bischoff的失活函数理论 209