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第1章 绪论 1

1.1催化剂催化过程与国民经济 1

1.2催化与化学化工过程的绿色和低碳化 3

1.2.1持续发展与绿色化学 3

1.2.2精细化学品合成的绿色化 5

1.2.3催化与低碳化 7

1.2.4催化与环境 8

1.3催化剂和催化过程 8

1.3.1催化剂和催化过程的发展 8

1.3.2固体催化剂的一些重要性质 11

1.4固体催化剂的分类 12

1.5催化剂制备中的主要操作 14

1.6催化材料与工业应用的催化剂 16

1.7本书的思路 16

参考文献 19

第Ⅰ部分 本体催化剂和载体制备科学原理 22

第2章 金属氧化物类 22

2.1引言 22

2.1.1溶度积 24

2.1.2部分电荷模型 25

2.2水溶液中金属阳离子 26

2.2.1金属盐在水中的溶解 26

2.2.2金属阳离子的水解 28

2.2.3 Si（ Ⅳ）的水解 29

2.2.4 Al（ Ⅲ）的水解 30

2.2.5 Ⅴ（V）、Mo（Ⅵ）、W（Ⅵ）的水解 30

2.3金属离子的沉淀和共沉淀 31

2.3.1引言 31

2.3.2沉淀 32

2.3.3共沉淀 40

2.3.4沉积-沉淀 41

2.4水解产物-羟基化前身物的缩聚 43

2.4.1羟聚作用 44

2.4.2氧桥合作用 44

2.4.3 Al （ Ⅲ）的缩聚 44

2.4.4 Si（Ⅳ）的缩聚 47

2.4.5 V （Ⅴ）的缩聚 54

2.4.6钼酸盐的制备化学 55

2.4.7 V/P/O混合氧化物的制备化学 58

2.5络合和化学控制缩聚 59

2.5.1络合作用和化学混合 60

2.5.2阳离子前身物的络合作用 61

2.5.3 Zr（Ⅳ）前身物的络合和缩聚 62

2.6胶化和凝聚 63

2.6.1胶化 65

2.6.2硅胶制备中的胶化过程 67

2.7超高纯金属氧化物载体的制备 69

2.7.1氧化铝 69

2.7.2熔融铝的浸煮 71

2.7.3用铝和氯化铝制造氧化铝 71

2.7.4挥发性盐类的热分解 72

2.8经典的结晶理论 73

2.8.1经典成核理论 73

2.8.2成核研究的结果 75

2.9无机纳米晶体的大小和形状的控制 77

2.9.1引言 77

2.9.2表面活性剂自装配胶体溶液的结构和使用 79

2.9.3纳米晶体大小的控制 80

2.9.4影响纳米晶体形状控制的因素 81

2.10更高阶构造的自组装和杂化纳米结构的转化 84

2.10.1引言 84

2.10.2成核和晶体生长的动力学控制 85

2.10.3晶体生长的聚集媒介路径 87

2.10.4介观尺度上纳米粒子链的自装配 90

2.10.5介观尺度转换和突变纳米结构 91

2.10.6生物矿化中的介观尺度转化和母体-媒介成核 96

2.10.7总结和展望 98

参考文献 98

第3章 沸石分子筛类 101

3.1引言 101

3.1.1沸石分子筛的一般介绍 103

3.1.2沸石分子筛的分类 104

3.1.3微孔沸石分子筛的一般孔道结构 106

3.1.4沸石分子筛合成的简要发展历史 108

3.1.5沸石分子筛的物理化学性质 108

3.1.6沸石分子筛的应用 109

3.2常规沸石的合成和无机阳离子 114

3.2.1常规沸石分子筛的水热合成 114

3.2.2 A型沸石分子筛的合成 117

3.2.3 X型沸石分子筛的合成 117

3.2.4 Y型沸石分子筛的合成 117

3.2.5制备合成条件控制 118

3.2.6沸石分子筛合成有关问题的详细讨论 118

3.3有机阳离子和高硅沸石分子筛的水热合成 122

3.3.1有机模板剂（结构导向剂） 122

3.3.2 ZSM-5沸石分子筛 123

3.3.3 ZSM-5的纯无机合成 126

3.3.4沸石β合成 126

3.3.5有机结构导向剂的作用 127

3.4沸石分子筛构架元素的替换 128

3.4.1引言 128

3.4.2替换硅元素——磷铝类分子筛的合成 129

3.4.3有机阳离子替换无机阳离子——高硅和全硅沸石的合成 130

3.4.4 F-替代羟基离子OH-（非氢氧化物矿物化试剂） 130

3.4.5硅和/或铝的部分替代——杂原子分子筛的合成 131

3.4.6无水合成——分子筛的“干”合成或气相合成 131

3.4.7水溶剂被替代——非水溶剂合成 133

3.4.8沸石晶体间的转化——沸石转晶合成 133

3.4.9种子晶体的使用 136

3.5沸石分子筛的二次合成 137

3.5.1引言 137

3.5.2沸石的阳离子交换改性 138

3.5.3沸石的脱铝改性 139

3.5.4化学法脱铝补硅 140

3.5.5沸石骨架杂原子的同晶置换 140

3.5.6沸石分子筛的表面修饰 141

3.6沸石分子筛合成机理介绍 141

3.6.1沸石合成机理简介 141

3.6.2沸石体系中的成核机理 145

3.6.3晶体生长机理 147

3.7沸石合成过程模型化进展 149

3.7.1合成反应的数学模型 149

3.7.2分子模拟 151

3.7.3分子力学计算基础 152

3.7.4 Monte Carlo拓扑的应用 152

3.7.5密度函数理论 153

3.7.6模拟计算中的一些问题 154

3.7.7量子力学方法 154

3.7.8沸石结晶动力学介绍 155

3.8表面活性剂水溶液 162

3.8.1引言 162

3.8.2表面活性剂-水体系 162

3.8.3表面活性剂囊泡体系的相转变 166

3.8.4高分子表面活性剂的溶液性能 168

3.9介孔材料（分子筛）水热合成 169

3.9.1引言 169

3.9.2介孔结构材料合成方法 169

3.9.3介孔氧化硅和硅铝酸盐的合成 170

3.9.4介孔金属硅酸盐的合成 172

3.9.5介孔结构金属氧化物的合成 173

3.9.6介孔材料制备的发展趋势 173

3.10有序介孔材料形成机理 173

3.10.1介孔硅材料的合成机理 173

3.10.2非硅基材料合成机理 177

参考文献 179

第4章 其他类 181

4.1生产活性炭载体的原料 181

4.2含碳原料的碳化（热解）和活化 184

4.2.1热加工工艺 184

4.2.2化学活化工艺 188

4.2.3氯化锌工艺 190

4.2.4磷酸工艺 190

4.2.5硫化钾工艺 190

4.2.6工艺参数对活性炭性质的影响 191

4.3结构型活性炭的制备 192

4.3.1碳蜂窝独居石 192

4.3.2集成或整体碳蜂窝独居石的制备 193

4.3.3活性炭纤维载体的制备 196

4.3.4环境催化应用 196

4.4结构陶瓷和结构金属载体的制备 197

4.4.1引言 197

4.4.2结构陶瓷-独居石 197

4.4.3陶瓷独居石载体的制备 199

4.4.4低比表面积陶瓷独居石载体 201

4.4.5高比表面积陶瓷独居石载体 203

4.4.6整体独居石催化剂 205

4.4.7结构金属载体 206

4.5纤维催化剂及载体 210

4.5.1引言 210

4.5.2纤维材料和纤维催化材料制备 212

4.5.3纤维结构的几何性质 216

4.5.4纤维和布催化剂的应用 217

4.6 Raney型金属催化剂 220

4.6.1引言 220

4.6.2 Raney型金属的制备 220

4.6.3 Raney镍催化剂种类 222

4.6.4不同Raney镍催化剂的比较 223

4.7熔铁催化剂的制备 224

4.7.1制备化学 224

4.7.2凝固和冷却速率的影响 225

4.7.3氨合成熔铁催化剂的预还原 225

4.8非晶态合金催化剂制备 226

4.8.1引言 226

4.8.2快速冷却法 227

4.8.3化学还原法 228

4.8.4浸渍还原法 230

4.8.5化学还原法的改进 231

4.8.6胶态金属的制备 232

4.9制备本体催化剂和载体的其他方法 232

4.9.1高温陶瓷法 232

4.9.2氮化物和碳化物的制备 233

4.9.3高分子离子交换树脂 234

参考文献 237

第Ⅱ部分 负载催化剂制备的物理化学基础 242

第5章 催化活性物种在表面的富集 242

5.1引言 242

5.1.1载体在浸渍液中的行为 245

5.1.2活性组分前身物在水溶液中的行为 250

5.1.3溶液中活性组分前身物种与载体表面的相互作用 252

5.2载体的选择 252

5.3弱相互作用的富集及其转化 254

5.3.1等体积浸渍法 254

5.3.2气相前身物在载体表面的沉积和富集 255

5.3.3吸附或沉积前身物在载体表面的再分散 256

5.3.4催化活性物种的富集或沉积 257

5.3.5浸渍 259

5.3.6均匀富集或沉积 260

5.4界面静电相互作用 263

5.4.1静电相互作用 263

5.4.2分子工程制备方法 265

5.5离子交换 266

5.6接枝作用-化学键合 268

5.6.1水溶液中的配体取代：通过羟基相互作用接枝 268

5.6.2有机介质中的配体取代 270

5.7均相催化剂固载化技术 270

5.7.1有机金属化合物的固载化 271

5.7.2手性合成催化剂的固载化 272

5.7.3生物催化剂的固载技术 273

参考文献 274

第6章 催化活性物种在结构表面的沉积 277

6.1概述 277

6.2结构表面的预处理技术 281

6.2.1阳极氧化 282

6.2.2热氧化 282

6.2.3化学处理 283

6.3液相涂层技术 283

6.3.1悬浮涂渍 283

6.3.2溶胶-凝胶沉积 284

6.3.3悬浮和溶胶-凝胶组合技术 284

6.3.4悬浮、溶胶-凝胶和组合技术比较 285

6.3.5电泳沉积 286

6.3.6电化学沉积和化学镀 286

6.3.7浸渍 287

6.4在结构表面沉积的其他技术 287

6.4.1化学气相沉积 287

6.4.2物理气相沉积（PVD） 288

6.5不同技术获得结果的比较 289

6.6在不同基质上沸石的合成 290

6.7碳载体在结构表面的沉积 293

6.7.1引言 293

6.7.2碳涂层蜂窝独居石 293

6.7.3在陶瓷表面的沉积 296

6.7.4在金属表面的沉积 297

6.7.5环境应用 297

6.8陶瓷蜂窝独居石载体上的沉积 299

6.8.1引言 299

6.8.2独居石结构 300

6.8.3独居石催化剂的制备 301

6.9金属蜂窝独居石载体上的沉积 307

6.9.1金属基质 308

6.9.2表面处理和催化涂层 309

6.9.3独居石金属基质上涂层的黏结性 310

6.9.4阳极氧化制备技术 311

参考文献 312

第7章 薄膜催化剂 315

7.1概述 315

7.1.1“简单”吸着-扩散膜 315

7.1.2“复合”吸着-扩散膜 317

7.1.3离子传导膜 317

7.2金属氧化物和陶瓷薄膜制备技术一般介绍 318

7.3金属氧化物薄膜的液相低温制备技术 324

7.3.1引言 324

7.3.2主要技术 325

7.3.3主要的改进技术 328

7.4微孔薄膜的制备 330

7.4.1引言 330

7.4.2微孔无机膜 330

7.5沸石膜的制备 334

7.5.1引言 334

7.5.2沸石膜制备概念 334

7.5.3评价膜质量的单一组分渗透和混合物分离 336

7.5.4 MFI沸石膜层的性能 338

7.6在结构表面沉积沸石膜 339

7.6.1在含沸石浆液中浸泡涂层陶瓷独居石 339

7.6.2在陶瓷独居石上原位合成 341

7.7致密透氧膜和透氢膜 342

7.7.1离子传输膜 342

7.7.2致密合金膜 348

7.8微孔无机膜中的渗透 353

7.8.1沸石膜中气体的分离 353

7.8.2微孔无机膜的应用 356

7.8.3产业化的障碍和困难 356

参考文献 357

第Ⅲ部分 固体催化剂制备单元操作 362

第8章 基本单元操作 362

8.1概述 362

8.2沉淀 363

8.2.1影响沉淀的主要参数或操作变量 364

8.2.2沉淀设备 365

8.2.3胶体沉淀 366

8.3共沉淀和络合沉淀 368

8.3.1共沉淀 368

8.3.2络合沉淀 369

8.4沉积或吸附-沉淀 370

8.4.1沉积沉淀 370

8.4.2吸附沉淀 371

8.4.3再洗涤和离子交换 371

8.5浸渍 372

8.5.1引言 372

8.5.2载体的选择 373

8.5.3浸渍操作和设备 374

8.6涂渍 379

8.6.1沉淀沉积 379

8.6.2锚定涂层或洗涤涂层 380

8.6.3涂渍设备 380

8.7水热结晶操作 381

8.7.1沸石分子筛的晶化合成 382

8.7.2水热晶化操作的设备 383

8.7.3水热合成的例子：ZSM-5沸石催化剂的制备 383

参考文献 384

第9章 通用单元操作 387

9.1倾析、过滤和洗涤 387

9.2倾析、过滤和洗涤设备 388

9.2.1实验室设备 389

9.2.2工业过滤设备 389

9.3干燥 398

9.3.1干燥设备和装置 400

9.3.2工厂制备用干燥设备 401

9.4混炼、混合、破碎、粉碎、筛分和浆液输送 409

9.4.1混炼 409

9.4.2混合 409

9.4.3破碎、粉碎和筛分 410

9.4.4溶液和浆液的输送 412

9.5超临界干燥 414

9.5.1引言 414

9.5.2超临界制备原理 414

9.5.3超临界干燥设备 415

9.5.4影响超临界干燥的主要因素 415

9.5.5超细粒子催化剂的应用 425

参考文献 429

第10章 活化操作 432

10.1概述 432

10.2焙烧或煅烧活化 432

10.2.1热分解反应 433

10.2.2焙烧导致的固相反应 433

10.2.3晶型转化 434

10.2.4 V/Ti/O混合氧化物的化学制备 435

10.2.5 V/P/O混合氧化物催化剂的焙烧活化脱水 439

10.2.6 V/P/O混合氧化物活化/老化程序 439

10.2.7烧结 440

10.3焙烧用设备 441

10.3.1实验室焙烧用设备 441

10.3.2工业用焙烧设备 442

10.4焙烧实例 446

10.4.1铝凝胶的焙烧 446

10.4.2沸石分子筛的焙烧 447

10.5碳化料的高温活化制活性炭 450

10.5.1活化操作 450

10.5.2碳活化的设备 450

10.5.3活性炭制备的其他操作 455

10.6还原和硫化 456

10.6.1引言 456

10.6.2本体金属（或多金属）催化剂的还原过程 457

10.6.3氨合成催化剂的还原 459

10.6.4合成气加氢催化剂的还原 461

10.6.5负载加氢催化剂的还原 467

10.6.6硫化 468

参考文献 469

第11章 成型操作 473

11.1概述 473

11.1.1固体催化剂颗粒的大小和形状分类 475

11.1.2成型助剂 476

11.2成型成微小颗粒 477

11.2.1粉碎研磨法 477

11.2.2喷雾干燥成型 478

11.2.3液滴凝结成型或油中成型 479

11.3成型成较大颗粒 480

11.3.1压片 480

11.3.2模压产品 483

11.3.3挤条和湿压成型 483

11.3.4滚球（圆盘造粒） 487

11.4挤压成型整体蜂窝独居石载体 488

11.4.1引言 488

11.4.2蜂窝独居石适用作载体的要求 490

11.4.3挤压技术生产陶瓷蜂窝独居石 491

11.4.4低比表面积独居石的制造 491

11.4.5高比表面积独居石制造 493

11.4.6整体碳蜂窝独居石 494

参考文献 495

附录 若干固体催化剂制备单元操作框图 497

图F-1载体和催化剂制备单元操作框图 498

图F-2催化剂和载体溶胶-凝胶制备单元操作框图 499

图F-3负载催化剂制备（浸渍）单元操作框图 500

图F-4分子筛催化剂制备单元操作框图 501

图F-5粉状金属催化剂制备单元操作框图 502

图F-6多组分氧化催化剂制备单元操作框图 502

图F-7贵金属加氢催化剂（湿的）制备单元操作框图 503

图F-8甲醇氧化制甲醛催化剂制备单元操作框图 503

图F-9高温水蒸气变换催化剂制备单元操作框图 503