多相催化原理

內 容 提 要

本書為一本闡述多相催化基本原理的專業基礎課教材。全書分為

五章：第一章為基本概念與定義，集中催化專業中的概念、定義及所需

基礎知識於這一章，以便為後繼學習打好必要的基礎；第二章和第三章

分別為物理吸附和催化劑的表面宏觀性質，以及化學吸附及表面吸附

態，這兩章講述吸附過程的規律以及與催化的關係；第四章為催化反應

動力學，介紹基元步驟以及總反應的動力學行為及其規律；第五章介紹

各類催化劑的催化性能以及各自的特殊規律。本書在闡述多相催化基

礎知識的同時，將多相催化中的一些新概念、新材料、新方法有機地結

合於其中。本書適用於作化學或化工類中催化專業的專業基礎課教材，

也可作為自學入門課本。

目 錄

第一章 基本概念及定義

一、催化作用及其特點

1催化劑

2催化作用的特點

3催化劑的作用本質

二、催化劑性能的表徵

1活性

2選擇性

3穩定性

三、催化劑常用製備方法和處理方式

1浸漬法

2沉澱法

3混合法

4瀝濾法

5熱熔融法

6電解法

7離子交換法

四、流動體系的反應速率測定關係式

1連續進料槽式反應器

2柱塞流管式反應器

3積分反應器所得數據的兩種處理方式

五、實驗室常用反應器

1固定床管式反應器

2外循環反應器

3內循環反應器

4攪拌式反應器

5微型反應器

第二章 物理吸附與催化劑表面宏觀結構

一、Lennard－Jones吸附位能曲線圖

二、吸附的兩大類型――物理吸附和化學吸附

1吸附推動力

2物理吸附與化學吸附的鑒別

三、物理吸附的理論基礎

1Langmuir吸附等溫式

2BET吸附理論

四、催化劑表面的宏觀性質

1表面積

2孔結構

第三章 化學吸附與表面吸附態

一、吸附強度的表徵

1吸附強度與催化活性的關係

2吸附熱的測定

3不均勻性的成因

二、吸附量的表徵

1Langmuir吸附等溫式

2Temkin吸附等溫式

3Freundlich吸附等溫式

三、吸附過程動力學

1吸附模型

2吸附速率方程

四、熱脫附過程動力學

1閃灼脫附法

2程序升溫熱脫附法

五、化學吸附形態

1氫的吸附態

2一氧化碳的吸附態

3氧的吸附態

4氮的吸附態

5烴類的吸附態

第四章 多相催化反應動力學

一、基本概念及定義

1反應速率

2轉換數和轉換速率

3反應機理和基元步驟

4速率控制步驟

5多相催化動力學中應用的經典速度理論

二、表面反應動力學

1單分子反應（L－H方法）

2雙分子反應（H－W方法）

三、總包反應動力學

1動力學中的化學反應表達式

2化學計算數

3總包反應速率與基元步驟速率之間的一般關係

4總包反應的親和勢與速率控制步驟的關係

5平均化學計算數σ的概念和交換速率

6平均化學計算數σ的確定方法

7反應速率方程的又一種確立方法――二步序列法

四、補償效應

五、多相催化反應中的擴散效應

1外擴散效應的判斷及其消除

2內擴散效應的判斷及其消除

3有效因子

4內擴散效應對動力學參數的影響

第五章 各類催化劑的表面性質及其催化

活性

一、固體酸鹼催化劑

1固體酸鹼的定義和度量

2固體酸鹼物質的分類

3產生固體酸鹼的機理

4多相酸鹼催化反應機理舉例――催化裂化反應

二、沸石分子篩催化劑

1沸石分子篩的命名

2沸石分子篩的結構

3沸石分子篩的催化作用特點

4表徵沸石分子篩孔結構特性的探針反應方法

5新型沸石分子篩材料

三、金屬催化劑

1d空穴概念及其與催化的關係

2d%及其與催化活性的關係

3幾何因素對催化活性的影響――多位理論

4能量對應原則

5結構敏感與非敏感反應

6氫溢流效應

7金屬－載體強相互作用（SMSI作用）

四、半導體催化劑

1半導體的能帶結構

2費米能級EF與電子逸出功Φ

3半導體催化劑的化學吸附本質

4半導體催化劑的催化活性

5半導體催化劑的選擇原則

6半導體催化劑應用實例――丙烯氨氧化制丙烯腈

參考文獻

習題