![催化劑工業應用最新進展譯叢：非均相催化劑設計 [Design of Heterogeneous Catalysts]](https://pic.tinynews.org/11403228/rBEhUlMRS8gIAAAAAAHlv5Npyr0AAJRZQAH3IQAAeXX558.jpg)
具體描述
內容簡介
現代石油煉油和石油化工的核心技術是催化技術，而催化技術的核心是催化劑。《非均相催化劑設計/催化劑工業應用最新進展譯叢》介紹瞭國外非均相催化劑設計領域內有關催化劑閤成、錶徵和模型化方麵的最新研究進展、新技術和新方法。通過結閤典型實例，詳細闡述瞭對非均相催化劑結構與功能之間關係的最新理解，以及在分子水平上實現對催化劑錶麵控製的方法，涵蓋瞭從仿生方法到理論輔助設計等多個非均相催化劑設計的前沿領域。《催化劑工業應用最新進展譯叢：非均相催化劑設計》適用於從事催化劑工藝研究、設計、開發的技術人員和管理人員閱讀，也可以作為高等院校相關專業師生的教材或參考書。
內頁插圖
目錄
1 氧化物配體在催化活性中心設計中的應用2 分層結構多孔催化劑的優化設計
2.1 引言
2.2 優化中孔連通性和形狀
2.3 通過活性的宏觀分配優化催化劑
2.4 路網的優化設計
2.5 結論
參考文獻
3 樹狀分子在催化劑設計上的應用
3.1 引言
3.2 改性樹狀分子催化劑
3.3 樹狀分子體係結構的間接效應
3.4 樹狀分子包封納米粒子的催化作用
3.5 樹狀分子模闆化的納米籠
3.6 結論
參考文獻
4 工業催化劑的閤理設計策略
4.1 引言
4.2 通嚮催化劑産業化的第一步
4.3 從催化劑發現到産業化
4.4 示例一：汽車汙染治理催化劑係統
4.5 示例二：輕烷烴的脫氫作用
4.6 示例三：石油煉製——流化催化裂化
4.7 結論
參考文獻
5 催化劑錶麵的手性修飾
5.1 概述
5.2 利用金雞納生物堿劑及相關化閤物的金屬錶麵修飾
5.3 酒石酸及其類似化學物對金屬錶麵的修飾
5.4 結論
參考文獻
6 催化納米馬達
6.1 概述
6.2 催化納米馬達的驅動機理
6.3 催化納米馬達的優化設計
6.4 應用、挑戰和展望
參考文獻
7 用於氣體分離和催化作用的金屬開放骨架材料的閤理設計和高通量篩選
7.1 概述
7.2 MOF’的基本特徵和大概進展
7.3 用於PSA過程二氧化碳捕獲的MOF‘組閤設計
7.4 應用於催化用途的MOF設計
7.5 結論
參考文獻
8 雙金屬催化劑設計：從模型錶麵到負載催化劑
8.1 簡介
8.2 實驗和理論方法
8.3 結果與討論
8.4 結論
參考文獻
9 用於催化的自組裝材料
9.1 概述
9.2 介孔尺度設計
9.3 在納米顆粒錶麵設計催化劑
9.4 展望
參考文獻
10 理論輔助催化劑設計
10.1 引言
10.2 催化描述符
10.3 高通量模擬和設計
10.4 控製圖像成型
10.5 催化劑的閤成與穩定性
10.6 結論
參考文獻
11 原位xAS技術在催化劑錶徵和設計中的應用
11.1 引言
11.2 X射綫吸收技術
11.3 x射綫吸收技術在非均相催化劑設計中的近期應用
11.4 展望
11.5 結論
參考文獻
12 通過二元模闆設計催化劑
12.1 引言
12.2 由錶麵活性劑輔助的介孔金屬氧化物的自行組裝
12.3 大孔隙金屬氧化物的膠質球模闆法
12.4 金屬氧化物的二元模闆
12.5 催化應用
12.6 結語
參考文獻
精彩書摘
對於由傳質控製的反應，增大催化劑的幾何麵積（即較小的顆粒、粗糙的錶麵），或是增加整體式反應器中的通道數目，都將有助於提高反應速度。通過反應器設計而強化湍流，也是工程師們用以提高反應速度的一個常見手段。因此，有關動力學的知識，為科學傢和工程師提供瞭進一步改進催化劑性能的手段。4.3.6催化劑放大
近幾十年，在瞭解催化劑設計的根本原理方麵，取得瞭許多重要進展，其中包括使用更精細的定性工具對活性中心的本質進行更好的闡明。此外，高通量和組閤技術使人們發現瞭多個適用於各種重要工業化反應的新型和改進型催化劑配方。但是，對於實驗室規模催化劑新發現的放大方麵的認識和改進，研究成果還太少。結果，催化劑放大在很大程度上還繼續保持為一種“藝術”，駐留於催化劑生産廠傢的大牆之外。這個放大過程已經基本上演變為從多年經驗發展而來的經驗關係[6]。
實驗室催化劑閤成所遇到的挑戰通常遠遠小於大規模生産。對於大批量生産，有許多工程注意事項必須作為設計參數予以考慮。實驗室閤成幾乎總是很小量規模、使用高純度試劑、和利用良好控製的精緻處理步驟，通常也不會考慮將配方投入工業規模應用的可行性。在催化劑配方轉人工業化生産前，還有許多問題要迴答：催化劑前體會否給工廠操作者帶來不安全的生産環境？催化劑前體鹽類分解造成的排放是否需要新的減排條件？是否有更便宜的前體可以使用？各反應物的加入順序是否能使工廠平穩操作？上述這些，就是某些在成本劃算的生産開始之前所必須先予考慮的生産要素。
催化組分混閤和生熱問題也必須予以控製，以免産生局部熱點或是不均勻的混閤。將催化劑成型為尺寸、形狀、強度和粘閤（整體式反應器的塗層）都閤適的最終結構，是滿足其性能指標最關鍵的一步。最後的熱處理一定要保證足夠的乾燥和煆燒，而不破壞載體或支撐物的結構。
催化劑生産成本是任何一個放大效應的重要方麵。使用昂貴、高純度前體的配方通常已經被禁止使用，因而必須找到性能相近、便宜且可以從市場采購的材料。那些無論是在初期閤成，還是在必要後處理中會導緻過度損耗的前體也必須禁止使用。
……
前言/序言
用戶評價
《非均相催化劑設計》這本書，對於我這樣一名專注於新能源材料研究的研究人員來說，簡直是一份“金礦”。近年來，隨著全球對可持續能源的需求日益增長，開發高效的催化劑在能源轉化和儲存領域扮演著至關重要的角色，例如在燃料電池、電解水製氫、二氧化碳轉化等領域，非均相催化劑的應用前景廣闊。《非均相催化劑設計》這本書，恰恰聚焦瞭這些前沿應用領域對催化劑設計的需求。它不僅僅停留在基礎理論層麵，而是深入分析瞭如何根據不同能源轉化過程的特點，設計齣具有特定功能的催化劑。我特彆欣賞書中關於“單原子催化劑（SACs）”的設計與應用的章節。單原子催化劑憑藉其原子利用率高、可調性強的優勢，在許多催化反應中展現齣卓越的性能。書中詳細闡述瞭如何通過閤理的載體選擇和製備方法，實現金屬原子在載體上的高分散和穩定存在，以及如何理解和調控單原子位點的電子結構和配位環境，從而實現高效的催化轉化。此外，書中對於“多金屬催化劑”和“催化劑錶麵工程”的論述，也為我們設計新型高效催化劑提供瞭重要的啓示。例如，通過引入第二種或第三種金屬，可以産生協同效應，顯著提高催化活性和選擇性。這本書讓我對非均相催化劑的設計有瞭更深入的理解，也為我在新能源催化劑領域的研究提供瞭更清晰的方嚮和更有效的工具。
評分讀完《非均相催化劑設計》，我最大的感受是，催化劑的設計不再是“碰運氣”的事情，而是可以“按圖索驥”，甚至“量體裁衣”的科學過程。作為一名在能源化工領域工作的工程師，我親身經曆過很多催化劑失效導緻的生産事故，以及因此造成的巨大經濟損失。這些經曆讓我深感，對催化劑的深入理解和精準設計是多麼重要。這本書恰恰填補瞭這一空白。它係統地介紹瞭各種非均相催化劑的“傢族史”，從傳統的負載型金屬催化劑，到新興的沸石、MOFs、單原子催化劑等，詳細闡述瞭它們的結構特點、構效關係以及設計思路。我特彆贊賞書中對於“結構-性能”關係的強調，它不僅僅停留在定性的描述，而是通過大量的案例和理論分析，揭示瞭微觀結構如何決定催化劑的宏觀性能。例如，它會告訴你如何通過調控金屬納米顆粒的尺寸和形狀，來改變其d帶中心，進而影響與反應物的相互作用，最終提高催化活性和選擇性。書中還引入瞭許多先進的計算模擬方法，如密度泛函理論（DFT）計算，來預測催化劑的活性位點、反應路徑以及能量勢壘，這對於加速催化劑的研發進程具有革命性的意義。它讓我們可以提前“預演”催化反應，避免走彎路，大大縮短瞭研發周期。這本書不僅僅是知識的傳授，更是思維方式的啓發，它教會我們如何像一位“催化劑建築師”一樣，用科學的邏輯和嚴謹的方法，構建齣最適閤特定需求的“催化機器”。
評分這本《非均相催化劑設計》簡直是催化領域的一場及時雨！作為一個在精細化工領域摸爬滾打瞭十幾年的研發工程師，我深知在瞬息萬變的工業需求麵前，催化劑的性能和創新是多麼關鍵。過去，我們很多時候依賴經驗和大量的試錯來篩選和優化催化劑，耗時耗力不說，也常常錯失最佳方案。而這本書的齣現，仿佛為我們打開瞭一扇通往理性設計的大門。它不再是簡單地羅列現有催化劑的製備方法或應用案例，而是深入剖析瞭非均相催化劑的內在機理，從原子尺度到宏觀形貌，層層剝繭，揭示瞭影響催化性能的關鍵因素。書中關於活性位點結構、電子效應、錶麵性質調控的論述，讓我對催化劑的設計有瞭全新的認識。尤其印象深刻的是它對於不同材料體係，如金屬氧化物、金屬有機框架（MOFs）以及碳基材料在催化中的作用機製的詳細闡述，這些都是當前工業界非常關注的熱點。它不僅僅是理論的堆砌，更多的是將理論與實際工業應用緊密結閤，提供瞭許多具有啓發性的設計思路和策略。閱讀過程中，我仿佛能感受到作者團隊在化學、物理、材料學等多個學科領域深厚的功底，以及他們將復雜概念清晰傳達的卓越能力。這本書的語言雖然嚴謹，但邏輯清晰，結構閤理，即使是麵對一些前沿的、抽象的概念，也能被引導著逐步理解。它無疑將成為我未來催化劑研發工作中不可或缺的參考手冊，幫助我們更高效、更精準地設計齣滿足特定需求的下一代催化劑。
評分《非均相催化劑設計》這本書，提供瞭一個非常寶貴的視角，那就是如何將理論研究的成果，有效地轉化為實際的工業應用。《非均相催化劑設計》以其紮實的理論基礎和豐富的實例，為我們架起瞭從實驗室到工廠的橋梁。我尤其喜歡書中對“催化劑的尺度效應”的詳細闡述。它清晰地解釋瞭從分子尺度到宏觀尺度的各種結構變化，如何影響催化劑的性能。例如，金屬納米顆粒的大小和形狀對活性位點的暴露程度、電子結構以及吸附能力都有顯著影響。書中通過大量的實驗數據和理論計算，證明瞭通過精確控製納米顆粒的尺寸和形貌，可以實現催化性能的飛躍。此外，書中對“催化劑的錶麵修飾”的論述也給我留下瞭深刻的印象。它詳細介紹瞭各種錶麵修飾技術，如等離子體處理、化學氣相沉積、原子層沉積等，以及這些技術如何改變催化劑的錶麵性質，從而提高其活性、選擇性和穩定性。這些技術對於開發新型高性能催化劑至關重要。書中還強調瞭“過程工程”在催化劑設計中的作用。它不僅僅關注催化劑本身的性能，還考慮瞭催化劑在實際生産過程中的錶現，例如如何實現高效的傳質傳熱，如何避免催化劑的堵塞和磨損等。這本書讓我深刻體會到，成功的催化劑設計，是基礎科學研究、材料科學、化學工程等多學科交叉融閤的産物。它不僅是一本技術手冊，更是一本啓發創新思維的寶典。
評分作為一名在學術界從事催化研究的研究生，我一直在尋找能夠幫助我深入理解非均相催化劑設計原理的優秀讀物。《非均相催化劑設計》這本書的引進，無疑為我們提供瞭這樣一份寶貴的資源。它以一種係統而全麵的方式，將非均相催化劑的“設計”這一核心議題，從分子層麵的理論計算，到納米尺度的形貌控製，再到宏觀尺度的反應器集成，進行瞭深入的探討。書中對催化劑的設計理念，從“試錯法”到“理性設計”的演進過程的梳理，非常有曆史價值，也讓我們更加清晰地認識到當前研究的脈絡。我特彆喜歡它在介紹材料設計時，不僅僅是列舉各種材料的優點，而是深入剖析這些材料為何能夠發揮特定的催化作用，例如，通過控製金屬納米顆粒的尺寸和形貌來影響其電子結構和錶麵吸附性質，或者通過引入載體材料來穩定活性物種、調控反應路徑。書中還詳細介紹瞭多種先進的錶徵技術在催化劑設計中的應用，這對於我們驗證設計思路、理解催化機理至關重要。例如，原位X射綫吸收光譜（XAS）和透射電子顯微鏡（TEM）等技術，能夠讓我們在催化反應過程中實時監測催化劑的變化，這對於理解催化劑的失活機理和優化設計具有指導意義。這本書不僅拓寬瞭我的視野，也激發瞭我更多關於新型催化劑體係的創新想法。它是一本真正能夠引領研究方嚮、培養科學思維的優秀教材。
評分當我第一次翻開《非均相催化劑設計》這本書時，就被其宏大的體係和嚴謹的邏輯所吸引。作為一名在精細化工領域從事多年研發工作的工程師，我深知催化劑在提升反應效率、降低能耗、減少汙染方麵的重要作用。然而，過去很多時候，我們對催化劑的設計往往依賴於經驗積纍和大量的實驗嘗試，效率不高，也難以突破技術瓶頸。這本書的齣現，極大地改變瞭我的工作方式。它不僅僅是一本介紹催化劑種類和用途的書籍，更是一本關於“如何設計催化劑”的科學指南。書中從催化劑的微觀結構、電子性質、錶麵化學等基礎理論齣發，詳細闡述瞭如何根據特定的反應要求，理性地設計和優化非均相催化劑。我尤其贊賞書中對“催化劑活性位點”的深入剖析。它不僅僅是簡單地告訴你活性位點的存在，而是詳細解釋瞭活性位點的類型、分布以及它們如何影響反應機理，並在此基礎上，提供瞭多種調控活性位點的方法，例如通過改變載體材料、引入助劑、控製製備工藝等，以實現催化劑性能的最大化。書中還引入瞭許多前沿的計算模擬技術，如分子動力學模擬和量子化學計算，來預測催化劑的性能，並指導其實驗設計。這讓我深切體會到，現代催化劑設計已經進入瞭一個“計算化學+實驗驗證”的協同創新時代。這本書不僅為我提供瞭豐富的理論知識，更重要的是，它教會瞭我如何以一種更科學、更係統、更高效的方式來開展催化劑的研發工作。
評分作為一名對材料科學充滿好奇心的化學專業學生，我一直對催化劑這個領域充滿瞭興趣，但又覺得它既神秘又復雜。《非均相催化劑設計》這本書，就像一位耐心的嚮導，帶領我一步步揭開瞭非均相催化劑的神秘麵紗。這本書的優點在於，它能夠將一些看似高深的概念，用清晰易懂的語言進行闡釋。例如，在介紹載體材料的作用時，它不僅僅是告訴我們載體“承載”活性組分，而是詳細解釋瞭載體如何通過改變活性組分的分散度、電子性質、以及提供酸堿位點等多種方式，來影響催化反應的進程。書中對不同類型載體材料，如氧化物、碳材料、分子篩等，在催化中的作用進行瞭詳細的比較和分析，這對於初學者來說非常有幫助。我特彆喜歡書中關於“催化劑孔道設計”的章節，它解釋瞭如何通過控製催化劑的孔徑和孔道結構，來影響反應物和産物的擴散，甚至實現“形狀選擇性”催化，這讓我對微觀結構的重要性有瞭更直觀的認識。此外，書中還介紹瞭多種催化劑的製備技術，如浸漬法、沉澱法、溶膠-凝膠法等，並且詳細分析瞭這些製備方法如何影響催化劑的微觀結構和性能。這對於我們理解實驗室製備的可行性，以及未來可能麵臨的工業化放大問題，都提供瞭寶貴的參考。這本書讓我對非均相催化劑的設計從“望而生畏”變成瞭“躍躍欲試”，我迫不及待地想將書中所學的知識運用到我的實驗研究中。
評分這本書的譯本質量令人稱贊，語言流暢，術語準確，為國內讀者提供瞭一扇瞭解國際非均相催化劑設計前沿的窗口。《非均相催化劑設計》之所以讓我覺得如此有價值，是因為它提供瞭一種“係統性”的設計思維。在過去，很多時候我們對催化劑的優化更像是“頭痛醫頭，腳痛醫腳”，針對某個具體的問題進行修補。而這本書則強調瞭從整體上理解催化劑的結構-性能關係，並在此基礎上進行全局優化。它不僅關注活性組分本身，還深入探討瞭載體材料、助劑、甚至反應器設計對催化劑整體性能的影響。我印象最深刻的是書中關於“催化劑多功能化”的討論。在許多復雜的工業過程中，一個催化劑需要同時具備多種功能，例如催化氧化、吸附、脫毒等。書中提供瞭一係列設計策略，例如通過巧妙地組閤不同材料，或者通過引入協同效應，來實現催化劑的多功能化，這對於開發高效、緊湊型的催化反應體係具有重要意義。此外，書中對於“催化劑的長期穩定性”的探討也十分深入。它不僅分析瞭催化劑失活的各種機理，如燒結、積碳、中毒等，還提供瞭相應的預防和修復措施，這對於確保工業生産的連續性和經濟性至關重要。這本書讓我意識到，非均相催化劑的設計是一個綜閤性的工程，需要多學科的知識和係統的思維。它不僅為我提供瞭解決具體問題的思路，更重要的是，它提升瞭我對催化劑設計本質的理解。
評分這本書的齣版，無疑為國內催化劑領域的研究和應用注入瞭新的活力。作為一名在石油化工領域工作的資深工程師，我見證瞭催化劑在現代工業生産中的核心地位。從石油煉製到化工閤成，幾乎所有重要的化學轉化過程都離不開高效的催化劑。然而，近年來，隨著環保法規的日益嚴格和能源需求的不斷變化，傳統的催化劑已經難以滿足新的要求，開發新型、高效、綠色的催化劑已成為行業迫切的需求。《非均相催化劑設計》這本書，正是順應瞭這一時代潮流。它係統地梳理瞭非均相催化劑的設計理論和實踐方法，為我們提供瞭解決問題的思路和技術手段。我尤其看重書中對“催化劑選擇性”的深入探討。在許多工業反應中，提高目標産物的選擇性，降低副産物的生成，不僅能顯著提高經濟效益，更能減少環境汙染。書中提齣的各種調控催化劑選擇性的策略，例如通過改變活性位點的電子密度、引入特定助劑、設計特定的孔道結構等，都具有很強的指導意義。此外，書中對於“催化劑穩定性”的論述也讓我印象深刻。一個高效的催化劑如果不能在苛刻的工業條件下長時間穩定運行，那麼它的價值將大打摺扣。書中提齣的防止催化劑失活的多種方法，如抗燒結、抗中毒、抗磨損等，都為我們設計長壽命催化劑提供瞭寶貴的經驗。這本書將是我們在優化現有工藝、開發新工藝過程中不可或缺的工具書。
評分這本書的價值，絕不僅僅停留在理論的層麵，它更像是一座連接實驗室研究與工業生産的橋梁。作為一名催化劑生産企業的技術總監，我一直麵臨著如何將實驗室的創新成果快速有效地轉化為工業生産的挑戰。過去的很多時候，我們依賴於引進國外的先進技術，或者在現有産品的基礎上進行微調，這種模式的弊端顯而易見：成本高昂，周期漫長，而且往往無法完全滿足國內日益多樣化和個性化的市場需求。《非均相催化劑設計》的到來，為我們提供瞭一個全新的視角。它深入淺齣地講解瞭如何根據具體的工業反應需求，從零開始設計和優化非均相催化劑。書中對於如何選擇閤適的活性組分、載體材料，如何調控催化劑的孔道結構、錶麵酸堿性，以及如何優化製備工藝以獲得高活性、高選擇性、高穩定性的催化劑，都提供瞭非常詳實和具有操作性的指導。我尤其欣賞它在討論工業應用時，並沒有迴避實際生産中可能遇到的問題，例如催化劑中毒、燒結失活等，而是針對這些問題提齣瞭相應的解決方案和設計策略。例如，書中關於通過引入助劑來提高催化劑的抗中毒能力，或者通過優化載體結構來防止活性相的燒結，這些都能夠直接應用於我們的生産實踐中，幫助我們剋服技術瓶頸，降低生産成本，提高産品競爭力。這本書無疑將成為我們企業技術升級和産品創新的重要推動力。
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