本書內(nèi)容精練，全面、系統(tǒng)地闡述了催化工藝開發(fā)過程中所涉及的基礎(chǔ)問題。

　　全書共分4個(gè)部分。前三章為通論部分，即從催化的發(fā)展歷史、現(xiàn)代催化工業(yè)和以化學(xué)為基礎(chǔ)概括出的共識(shí)三個(gè)層面，總括了催化的現(xiàn)代成就和水平。第四至九章分類闡述了均相(酸、堿催化，配位催化)催化劑、生物(酶)催化劑、金屬(合金)催化劑、酸�矇A型氧化物催化劑和氧化�策�原型氧化物催化劑等各自的特征和作用本質(zhì)。第十章根據(jù)催化劑的織構(gòu)、結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，扼要介紹了測(cè)定這些性質(zhì)的一些有代表性的表征方法。最后，在催化劑的制備(第十一章)和催化反應(yīng)工藝(第十二章)中，分別探討了有望優(yōu)化實(shí)際使用中的催化劑性能的途徑。

　　本書可供科研院所、企業(yè)、高等院校中從事與催化有關(guān)的研究人員參考，也可作為高等院校本科學(xué)生、研究生教學(xué)之用。

于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所

第一章 催化科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史

第一節(jié) 催化概念的產(chǎn)生和形成(1800～1900年)

第二節(jié) 與工業(yè)有關(guān)的重要催化過程的開發(fā)

一、重?zé)o機(jī)化學(xué)工業(yè)中的催化過程(1860～1940年)

二、與石油煉制工業(yè)有關(guān)的催化過程(1930～1960年)

三、催化作用的物理化學(xué)基礎(chǔ)(1860～1940年)

第三節(jié) 表面物理的沖擊和新實(shí)驗(yàn)方法的誕生(1945～1965年)

第四節(jié) 經(jīng)典的多相催化反應(yīng)機(jī)理(1950～1980年)

第五節(jié) 表面敏感光譜學(xué)及其對(duì)催化的沖擊(1970～1999年)

第六節(jié) 固態(tài)化學(xué)和多相催化劑的設(shè)計(jì)(1975～1999年)

第七節(jié) 開發(fā)中的新催化過程(1975～1999年)

一、多相催化中的手性反應(yīng)

二、環(huán)保和能源催化(1950～1999年)

第八節(jié) 與催化有關(guān)的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

參考文獻(xiàn)

第二章 工業(yè)中的重要催化過程

第一節(jié) 重?zé)o機(jī)化學(xué)工業(yè)中的催化過程

一、氨的合成

二、硝酸的制造

三、硫酸的生產(chǎn)

第二節(jié) 石油煉制中的催化過程

一、流態(tài)化催化裂解(FCC)

二、催化重整

三、低碳烷烴的異構(gòu)

四、加氫處理過程

第三節(jié) 石油化工過程中的催化

一、同時(shí)生產(chǎn)苯乙烯和環(huán)氧丙烷（SMPO法）

二、由丁烷或苯生產(chǎn)順丁烯二酸酐

三、丙烯氨氧化制丙烯腈

第四節(jié) 合成高分子材料工業(yè)

一、全同（立構(gòu)）聚丙烯（聚乙烯）

二、合成纖維尼龍��6原料己內(nèi)酰胺的生產(chǎn)

第五節(jié) 以合成氣（CO+H2）為原料的催化過程

一、合成甲醇

二、由甲醇羰基化合成乙酸

三、低碳烯烴氫甲�；�合成低碳醇

第六節(jié) 生物催化技術(shù)

一、亮氨酸的制備

二、除蟲菊的制備

三、6�舶被�青霉烷酸(6�睞PA)的生產(chǎn)

第七節(jié) 環(huán)保催化

一、控制機(jī)動(dòng)車排放尾氣的凈化催化劑

二、水質(zhì)凈化中的光催化作用

第八節(jié) 與開發(fā)新能源有關(guān)的催化技術(shù)

一、燃料電池

二、水光解制氫

第九節(jié) 展望：綠色催化

參考文獻(xiàn)

第三章 催化作用的化學(xué)基礎(chǔ)

第一節(jié) 催化反應(yīng)和催化劑

一、催化反應(yīng)和催化劑的分類

二、催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用

第二節(jié) 催化劑作用的化學(xué)本質(zhì)

一、反應(yīng)分子(底物)的活化

二、催化劑的失活和再生

三、化學(xué)反應(yīng)的電子概念

四、基元化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

五、晶體場(chǎng)和配位場(chǎng)理論簡(jiǎn)介

第三節(jié) 催化中的物理化學(xué)

一、催化反應(yīng)熱力學(xué)

二、催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

三、催化劑結(jié)構(gòu)對(duì)催化性能的影響

參考文獻(xiàn)

第四章 均相催化：酸、堿催化及配位催化

第一節(jié) 酸、堿催化劑及其作用機(jī)理

一、酸、堿的定義

二、一般酸、堿催化反應(yīng)

三、特殊酸、堿催化反應(yīng)

四、一般酸、堿和特殊酸、堿催化反應(yīng)的區(qū)別

五、酸、堿協(xié)同催化反應(yīng)

六、Br�塶sted法則

七、Lewis酸、堿催化反應(yīng)

第二節(jié) 配合物催化劑及其作用機(jī)理

一、配合物催化劑

二、配合物催化劑的作用特點(diǎn)

三、配位催化中的基元反應(yīng)

第三節(jié) 有代表性的重要均相催化劑

一、α�蚕�烴聚合均相配合物催化劑

二、水溶液金屬有機(jī)化學(xué)：雙相催化

參考文獻(xiàn)

第五章 生物催化劑(酶)及其催化作用

第一節(jié) 酶的組成、結(jié)構(gòu)和功能簡(jiǎn)介

一、酶的分類和命名

二、酶的催化功能與特點(diǎn)

三、酶的化學(xué)組成

四、酶的結(jié)構(gòu)

第二節(jié) 酶反應(yīng)——典型的配位催化作用

第三節(jié) 由酶的催化作用獲得的啟迪

一、活性部位的組成和構(gòu)型

二、催化作用力——互補(bǔ)原理

三、催化作用機(jī)理

四、催化劑活性的調(diào)節(jié)和控制——變構(gòu)效應(yīng)

第四節(jié) 生物催化劑(酶)的工業(yè)應(yīng)用

一、采用生物催化工藝的依據(jù)

二、生物催化劑的應(yīng)用領(lǐng)域

三、結(jié)論和展望

參考文獻(xiàn)

第六章 多相催化劑（固體）：表面功能化的材料

第一節(jié) 表面結(jié)構(gòu)

一、潔凈表面的結(jié)構(gòu)

二、再構(gòu)表面和吸附質(zhì)的結(jié)構(gòu)

三、固體的能帶結(jié)構(gòu)

四、固體的振動(dòng)

第二節(jié) 物理吸附、化學(xué)吸附和吸附動(dòng)態(tài)學(xué)

一、相互作用的類型

二、鍵合部位的擴(kuò)散

三、物理吸附

四、非解離化學(xué)吸附

五、解離化學(xué)吸附(H2在簡(jiǎn)單的金屬上)

六、決定金屬反應(yīng)性的因素

七、吸附/脫附中的微觀可逆性

第三節(jié) 過渡金屬氧化物催化劑的分子描述

一、體相過渡金屬氧化物和含氧鹽

二、不同表面氧物種的催化作用

三、在氧化物載體上淀積的過渡金屬離子

參考文獻(xiàn)

第七章 金屬(合金)催化劑

第一節(jié) 金屬催化劑的特征

第二節(jié) 過渡金屬的催化作用

一、過渡金屬催化作用中的幾何因素

二、過渡金屬催化作用中的能量因素

第三節(jié) 合金的催化作用：集團(tuán)效應(yīng)和配體效應(yīng)

第四節(jié) 載擔(dān)型金屬催化劑

一、晶粒大小及其分布

二、金屬和載體之間的相互作用

三、金屬幫助的酸催化：酸和金屬催化在反應(yīng)機(jī)理上的共性

第五節(jié) 金屬催化劑上的反應(yīng)

一、和氫轉(zhuǎn)移有關(guān)的烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)

二、氨的合成

三、氧化反應(yīng)

四、CO+H2轉(zhuǎn)化(F�睺合成)

參考文獻(xiàn)

第八章 金屬氧化物催化劑(一)——酸�矇A型

第一節(jié) 固體酸和固體堿

一、簡(jiǎn)單固體酸和固體堿

二、混合氧化物固體酸和固體堿

三、復(fù)合氧化物固體酸和固體堿

第二節(jié) 有重要實(shí)際意義的固體酸、堿催化反應(yīng)

一、石油裂解

二、擇形催化

三、由甲醇制烴(MTG)

四、以沸石為基礎(chǔ)的開發(fā)中的催化劑

參考文獻(xiàn)

第九章 金屬氧化物催化劑(二)——氧化�策�原型

第一節(jié) 氧化�策�原型氧化物催化劑的特點(diǎn)

第二節(jié) 氧化�策�原型氧化物的協(xié)合效果

一、固溶體及其催化作用

二、復(fù)合氧化物及其催化作用

第三節(jié) 重要氧化�策�原型工業(yè)催化劑舉例——多種活性組分的協(xié)合作用

一、烯烴氧化的催化過程及工業(yè)催化劑

二、催化劑的作用機(jī)理

三、不同組分的功能

四、單相還是多相

參考文獻(xiàn)

第十章 催化劑的表征

第一節(jié) 催化劑織構(gòu)的表征

一、固體催化劑的形態(tài)——孔、孔分布、表面積和密度

二、測(cè)定固體催化劑形態(tài)特征的技術(shù)和方法

三、擔(dān)載金屬——金屬的表面積、分散度和晶粒大小

四、固體催化劑的表面酸性和堿性

五、程序升溫技術(shù)（TPR、TPD、TPO和TPRS）

第二節(jié) 催化劑結(jié)構(gòu)的表征

一、粉末（多晶）X射線衍射

二、電子顯微鏡

三、紅外光譜

四、熱分析技術(shù)

五、紫外�部梢姫步�紅外(UV�睼is�睳IR)光譜

第三節(jié) 表面光譜技術(shù)

一、電子光(能)譜

二、離子光(能)譜

三、結(jié)論和展望

參考文獻(xiàn)

第十一章 催化劑的制備

第一節(jié) 結(jié)構(gòu)單一的催化劑和載體

一、簡(jiǎn)單氧化物和單質(zhì)

二、復(fù)合氧化物催化劑及載體

第二節(jié) 擔(dān)載型催化劑的制備化學(xué)

第三節(jié) 固體催化材料的成型

參考文獻(xiàn)

第十二章 催化反應(yīng)工藝

第一節(jié) 工業(yè)催化反應(yīng)器概述

一、間隙式反應(yīng)器

二、用于氣�惨悍磻�(yīng)的連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器(均相催化)

三、用于固體催化反應(yīng)的連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器

第二節(jié) 理想的反應(yīng)器：數(shù)學(xué)描述

一、間歇式反應(yīng)器

二、活塞流反應(yīng)器(PFR)

三、連續(xù)流攪拌槽反應(yīng)器(CSTR)

四、PFR和CSTR的比較

第三節(jié) 和傳輸結(jié)合的反應(yīng)

一、催化過程中物質(zhì)的傳輸和傳遞

二、催化劑顆粒外部擴(kuò)散(外擴(kuò)散區(qū))的限制

三、催化劑顆粒內(nèi)部擴(kuò)散(內(nèi)擴(kuò)散區(qū))的限制

四、強(qiáng)孔性阻力區(qū)域內(nèi)的反應(yīng)行為

五、催化反應(yīng)控制步驟的確定

參考文獻(xiàn)

編后語(yǔ)

　　在這方面已經(jīng)研究過的一個(gè)例子是在雙液相生物反應(yīng)器中的短鏈烯烴的環(huán)氧化。烯烴在水中的溶解是不好的，而產(chǎn)物環(huán)氧化物對(duì)生物催化劑又有毒（在這一情況下，整體細(xì)胞又因?yàn)樾枰�輔因子再生），在這兩種考慮之下，防止細(xì)胞因集聚而失活和降低乳化，所以，固定化看來是需要的。通過對(duì)溶劑生物相容性的系統(tǒng)研究，終于產(chǎn)生了Lanne等的logP概念。在該基礎(chǔ)上，可以預(yù)測(cè)溶劑的毒性，在這一情況下P為化合物（有機(jī)溶劑）在標(biāo)準(zhǔn)辛醇／水混合物中的分配系數(shù)，通過“分解常數(shù)”法，即可相當(dāng)方便和精確地計(jì)算出P值。

　　在生物催化劑的動(dòng)力學(xué)研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究反應(yīng)器的構(gòu)型時(shí)，必須予以選擇標(biāo)準(zhǔn)型的還是新型的。這里可用性、經(jīng)驗(yàn)、混合程度以及傳質(zhì)等都起著重要的作用。生物反應(yīng)器的操作模式可以是（供料）間歇式的或者連續(xù)的，在作出這個(gè)決定時(shí)，動(dòng)力學(xué)、生物催化劑的穩(wěn)定性和形狀、所需底物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的濃度以及操作控制都起作用。

　　最后，通過整個(gè)決斷過程，還要考慮有關(guān)反應(yīng)（如果超過一個(gè)反應(yīng)）的總包過程的層次和過程的各個(gè)分步驟。

　　二、生物催化劑的應(yīng)用領(lǐng)域

　　每一類酶都有各自的最重要的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，表5-15列出了當(dāng)今酶的重要應(yīng)用領(lǐng)域。1995年國(guó)際上工業(yè)酶的銷售額估計(jì)為12億美元。此前，最重要的商業(yè)用提純酶是水解酶，90％以上的酶產(chǎn)品是由水解酶[如蛋白酶、脂（肪）酶、（半）纖維素酶]生產(chǎn)的。典型的用于大規(guī)模生產(chǎn)的有洗滌劑成型、食品和飼料以及紙漿和造紙等工業(yè)，其次是異構(gòu)酶和裂解以及有明顯增長(zhǎng)的氧化還原酶�，F(xiàn)在世界上處于領(lǐng)先地位的有丹麥的NOVONordisk公司，接著是美國(guó)的Genencor公司，其它兩個(gè)重要的公司是荷蘭的Gist-Brocades和Quest，主要集中于食品和飼料酶方面。