催化科学与工程应用基础

1 绪论
1.1 催化理论的形成与发展
1.2 催化作用的定义与特征
1.3 催化剂性能评价参数
1.3.1 催化活性
1.3.2 催化选择性
1.3.3 催化稳定性
1.4 催化反应的类型
1.5 催化剂分类和作用模式
习题
2 固体催化剂的结构基础
2.1 晶型固体中键合结构类型
2.1.1 离子晶体
2.1.2 金属晶体
2.1.3 共价晶体
2.1.4 分子晶体
2.1.5 氢键晶体
2.2 晶体结构
2.2.1 点阵、晶格及其标记
2.2.2 晶向、晶面及其标记
2.2.3 金属晶体的结构
2.2.4 体相和表相结构的不完整性
2.3 分子表面化学
2.3.1 洁净固体表面的集合结构特征
2.3.2 洁净固体表面的弛豫与重构
2.4 固体能带结构简介
习题
3 吸附与催化
3.1 物理和化学吸附
3.2 吸附热力学和吸附曲线
3.2.1 吸附热力学
3.2.2 吸附曲线
3.3 吸附等温式和吸附等温曲线
3.3.1 Langmuir吸附等温式
3.3.2 Henry和Freundlich吸附等温式
3.3.3 Brunauer-Emmett-Teller吸附等温式
3.3.4 吸附等温线及其分类
3.3.5 吸附滞后
3.4 吸附动力学模型
3.5 金属对气体的化学吸附能力
3.5.1 金属表面上的化学吸附
3.5.2 气体在半导体上的化学吸附
3.6 多相催化的反应步骤
3.6.1 外扩散与外扩散系数
3.6.2 内扩散与内扩散系数
习题
4 催化剂与催化作用
4.1 酸、碱催化剂及其催化作用
4.1.1 酸、碱的定义
4.1.2 固体表面酸碱性质
4.1.3 酸、碱中心的形成与结构
4.1.4 固体酸（碱）催化机理-碳正（负）离子机理
4.2 杂多酸及其催化作用
4.2.1 杂多酸的典型结构
4.2.2 杂多酸的性质和应用
4.3 离子交换树脂催化剂及其催化作用
4.3.1 离子交换树脂的种类
4.3.2 离子交换树脂的主要性能
4.3.3 .离子交换树脂的催化作用
4.4 .分子筛催化剂及其催化作用
4.4.1 分子筛的结构
4.4.2 分子筛的催化性能
4.5 MOF催化剂及其催化作用
4.5.1 IRMOF系列
4.5.2 ZIF系列
4.5.3 HKUST系列
4.5.4 MIL系列
4.5.5 PCN系列
4.6 金属催化剂及其应用
4.6.1 金属表面化学键的研究理论
4.6.2 金属催化剂催化活性的经验规则
4.6.3 负载型金属催化剂的催化活性
4.6.4 金属簇状物催化剂
4.6.5 合金催化剂及其催化作用
4.6.6 金属膜催化剂及其催化作用
4.7 金属氧化物及硫化物催化剂及其应用
4.7.1 过渡金属氧化物催化剂的结构类型
4.7.2 半导体的能带结构和类型
4.7.3 金属氧化物表面M=0键与催化活性和选择性的关联
4.7.4 复合金属氧化物催化剂的结构化学
4.7.5 金属硫化物催化剂及其催化剂作用
习题
5 催化剂的制备与应用
5.1 催化剂的常规制备方法
5.1.1 混合法
5.1.2 沉淀法
5.1.3 浸漬法
5.1.4 离子交换法
5.2 新发展的催化剂制备方法
5.2.1 溶胶-凝胶法
5.2.2 微乳液法
5.2.3 超临界法
5.2.4 热熔融法
5.2.5 微波法
5.2.6 等离子体法
5.3 工业催化剂的成型
5.3.1 压片成型
5.3.2 挤条成型
5.3.3 油中成型
5.3.4 喷雾成型
5.3.5 转动成型
习题
6 催化剂表征技术
6.1 催化剂的表面组成分析
6.1.1 X射线光电子能谱
6.1.2 原子光谱
6.1.3 二次离子质谱
6.1.4 俄歇电子能谱
6.1.5 电子能量损失谱
6.2 催化剂的体相组成分析
6.2.1 离子色谱
6.2.2 电感耦合等离子体光谱
6.2.3 特征X射线能谱
6.2.4 热分析技术
6.2.5 紫外可见分光光度计
6.3 催化剂的物相结构分析
6.3.1 X射线衍射光谱
6.3.2 红外吸收光谱
6.3.3 拉曼光谱
6.3.4 核磁共振谱
6.3.5 电子背散射行射
6.3.6 穆斯堡尔谱
6.3.7 同步辐射
6.4 催化剂对不同物种的吸附、脱附能力及吸附中心密度
6.4.1 程序升温脱附
6.4.2 程序升温氧化
6.4.3 程序升温氢化
6.4.4 程序升温表面反应
6.4.5 程序升温还原
6.5 催化剂微观形貌、分散度以及分布的方法
6.5.1 扫描电子显微镜分析
6.5.2 透射电子显微镜分析
6.5.3 扫描隧道显微镜分析
6.5.4 原子力显微镜分析
习题
7 光催化
7.1 光催化原理
7.2 光催化还原及氧化水
7.3 光催化CO还原
7.4 光催化污染治理
7.4.1 有害气体的光催化转化
7.4.2 水污染物的光催化转化
7.5 光催化有机合成
7.5.1 光催化苯直接羟基化制苯酚
7.5.2 可见光驱动C—H键的直接胺化反应
7.5.3 光催化固氮
7.5.4 光催化还原硝基苯
习题