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《工业催化》（第二版）催化理论与工业催化实践并重，书中介绍了大量工业实例
《工业催化》（第二版）展现了催化技术在石油天然气化工、精细化工与绿色化工催化领域的前沿研究进展
《工业催化》（第二版）有助于提高读者分析解决工业催化问题的能力
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| 內容簡介： |
《工业催化》（第二版）从石油天然气化工实用角度出发，以多相催化及各类固体催化剂为主要讨论对象，并兼顾了均相催化剂，较系统地阐述了催化作用基本原理，各类固体催化剂和均相催化剂、工业催化剂的制备、操作使用方法、分析测试表征；介绍了石油炼制催化剂、基本有机化工催化剂、化肥工业催化剂、碳一化工催化剂、环境保护和绿色化工催化剂的工业应用和*研究进展。
全书共分4篇16章：第1篇工业催化作用基础（第1章绪论、第2章催化剂概述、第3章催化作用基础）；第2篇工业催化剂作用原理（第4章金属催化剂、第5章金属氧化物催化剂、第6章固体酸碱催化剂、第7章均相催化剂）；第3篇工业催化剂的组成、制备、使用、分析测试和表征（第8章助催化剂与载体、第9章工业催化剂的制备技术、第10章工业催化剂的使用、第11章催化剂性能的评价、测试和表征）；第4篇工业催化剂各论（第12章石油炼制催化剂、第13章基本有机化工催化剂、第14章化肥工业催化剂、第15章碳一化工催化剂、第16章环境保护和绿色化工催化剂）。
《工业催化》（第二版）从石油天然气化工实用角度出发，以多相催化及各类固体催化剂为主要讨论对象，并兼顾了均相催化剂，较系统地阐述了催化作用基本原理，各类固体催化剂和均相催化剂、工业催化剂的制备、操作使用方法、分析测试表征；介绍了石油炼制催化剂、基本有机化工催化剂、化肥工业催化剂、碳一化工催化剂、环境保护和绿色化工催化剂的工业应用和*研究进展。
全书共分4篇16章：第1篇工业催化作用基础（第1章绪论、第2章催化剂概述、第3章催化作用基础）；第2篇工业催化剂作用原理（第4章金属催化剂、第5章金属氧化物催化剂、第6章固体酸碱催化剂、第7章均相催化剂）；第3篇工业催化剂的组成、制备、使用、分析测试和表征（第8章助催化剂与载体、第9章工业催化剂的制备技术、第10章工业催化剂的使用、第11章催化剂性能的评价、测试和表征）；第4篇工业催化剂各论（第12章石油炼制催化剂、第13章基本有机化工催化剂、第14章化肥工业催化剂、第15章碳一化工催化剂、第16章环境保护和绿色化工催化剂）。
《工业催化》（第二版）可作为高等院校化学工程与工艺、应用化学及相近专业高年级本科生、研究生的教材或教学参考书，亦可供从事有关科研、设计及生产的教师、科技人员及工程技术人员阅读参考。
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| 目錄：
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第1篇工业催化作用基础
第1章绪论2
1.1催化科学的诞生与发展2
1.2催化技术的重要应用领域6
1.2.1能源与化工催化6
1.2.2化肥催化7
1.2.3环境催化8
1.2.4生物催化9
1.2.5手性（不对称）催化9
1.2.6新材料合成和新型催化材料10
思考题10
第2章催化剂概述11
2.1催化剂和催化作用的基本特征11
2.2催化体系的分类14
2.2.1按催化反应体系物相的均一性分类14
2.2.2按催化作用机理分类16
2.2.3按催化反应类别分类16
2.3催化剂的组成及工业催化剂的基本性能要求17
2.3.1催化剂的组成17
2.3.2工业催化剂的基本性能要求18
思考题21
第3章催化作用基础23
3.1多相催化23
3.1.1催化剂的吸附作用23
3.1.2多相催化中的扩散31
3.2均相催化35
3.2.1均相催化的特点36
3.2.2均相催化理论36
3.2.3均相催化和多相催化的关联38
3.3催化反应系统的分析39
3.3.1催化反应系统简述39
3.3.2中间物的活性本质40
3.3.3催化循环40
思考题42
第2篇工业催化剂作用原理
第4章金属催化剂44
4.1金属催化剂的吸附作用45
4.1.1金属对气体的化学吸附能力45
4.1.2化学吸附强度与催化活性46
4.2金属的电子结构理论47
4.2.1能带理论47
4.2.2价键理论47
4.3金属表面几何因素与催化活性49
4.3.1原子间距49
4.3.2晶面花样50
4.4晶格的缺陷与位错51
4.4.1晶格缺陷和位错的主要类型51
4.4.2晶格不规整性与多相催化51
4.4.3金属表面在原子水平上的不均匀性52
4.5各类金属催化剂及催化作用53
4.5.1块状金属催化剂53
4.5.2负载型金属催化剂53
4.5.3合金催化剂56
4.5.4金属互化物催化剂57
4.5.5金属簇合物催化剂57
4.5.6金属膜催化剂59
思考题60
第5章金属氧化物催化剂61
5.1非计量化合物和计量化合物62
5.1.1非计量化合物的成因62
5.1.2非计量化合物的类型62
5.1.3计量化合物（本征半导体）63
5.2半导体的能带理论64
5.2.1半导体的能带结构64
5.2.2施主和受主65
5.2.3费米能级和脱出功65
5.3气体在半导体上的化学吸附66
5.4半导体的导电性与催化活性66
5.4.1N2O的分解67
5.4.2CO的氧化67
5.5半导体Ef和对催化反应选择性的影响68
5.6d电子构型、金属-氧键、晶格氧与催化活性69
5.6.1d电子构型69
5.6.2金属-氧键69
5.6.3晶格氧（O2-）69
5.7金属硫化物催化剂70
5.7.1加氢脱硫及其相关过程的作用机理71
5.7.2重油的催化加氢精制71
思考题72
第6章固体酸碱催化剂73
6.1酸碱的定义和性质测定73
6.1.1酸碱的定义73
6.1.2固体酸碱性质的测定74
6.2固体酸碱性的来源78
6.2.1负载酸78
6.2.2氧化物及复合氧化物78
6.2.3金属盐80
6.2.4固体超强酸81
6.2.5杂多酸81
6.2.6离子交换树脂82
6.3固体酸碱性与催化作用83
6.3.1酸中心类型与催化作用的关系83
6.3.2酸强度与催化作用的关系84
6.3.3酸浓度与催化活性的关系84
6.4分子筛催化剂85
6.4.1分子筛的结构85
6.4.2分子筛的特性和催化性能89
6.4.3分子筛的酸性来源92
思考题94
第7章均相催化剂95
7.1液体酸碱催化剂95
7.1.1酸碱催化反应的特点95
7.1.2Brnsted酸碱催化剂96
7.1.3Lewis酸碱催化剂98
7.1.4有机小分子催化99
7.2离子催化剂99
7.2.1中性盐效应99
7.2.2离子对催化剂100
7.2.3金属离子催化剂100
7.3络合催化剂101
7.3.1络合催化中的化学键合101
7.3.2络合催化的关键反应步骤102
7.3.3络合催化循环105
7.3.4配位场的影响108
7.4离子液体催化剂108
7.4.1离子液体的分类及特点109
7.4.2离子液体的合成109
7.4.3离子液体在催化反应中的应用111
7.5均相催化剂的多相化112
7.5.1均相催化剂存在的问题112
7.5.2均相催化剂多相化的方法113
7.5.3均相催化剂多相化效应114
思考题115
第3篇工业催化剂的组成、制备、使用、分析测试和表征
第8章助催化剂与载体117
8.1助催化剂117
8.1.1助催化剂的种类117
8.1.2助催化剂对催化性能的影响119
8.2载体121
8.2.1理想载体应具备的条件121
8.2.2载体的作用121
8.2.3载体的分类123
思考题126
第9章 工业催化剂的制备技术127
9.1概述127
9.1.1催化剂制备特点127
9.1.2催化剂制备技术128
9.2沉淀法128
9.2.1沉淀原理128
9.2.2沉淀法的工艺过程129
9.2.3沉淀法的分类130
9.2.4金属盐前驱体和沉淀剂的选择132
9.2.5影响沉淀形成的因素133
9.3浸渍法136
9.3.1载体的选择136
9.3.2浸渍液的配制137
9.3.3活性组分在载体上的分布与控制137
9.3.4常用浸渍工艺139
9.3.5浸渍颗粒的热处理过程140
9.4混合法142
9.5离子交换法143
9.6熔融法143
9.7其他制备技术144
9.7.1微乳液技术144
9.7.2溶胶-凝胶法145
9.7.3等离子体技术145
9.7.4微波技术146
9.7.5超声波技术146
9.7.6超临界技术147
9.7.7原子层沉积技术147
9.7.8冷冻干燥技术148
9.7.9膜技术148
9.8催化剂的成型150
9.8.1成型工艺概述150
9.8.2成型对催化剂性能的影响151
9.8.3成型助剂152
9.8.4几种重要的成型方法153
思考题156
第10章 工业催化剂的使用157
10.1催化剂的装填157
10.1.1催化剂筛分与装填157
10.1.2开停车及钝化158
10.2催化剂的活化159
10.2.1还原活化159
10.2.2硫化活化160
10.2.3氧化活化161
10.3催化剂的失活161
10.3.1中毒162
10.3.2积炭163
10.3.3烧结164
10.3.4活性组分流失164
10.4催化剂再生与回收利用164
10.4.1催化剂再生165
10.4.2催化剂回收利用166
思考题167
第11章催化剂性能的评价、测试和表征168
11.1催化剂的性能评价168
11.1.1实验室反应器168
11.1.2性能评价方法172
11.2催化剂的宏观物性测定174
11.2.1颗粒直径及粒径分布174
11.2.2机械强度测定175
11.2.3催化剂的抗毒稳定性及其测定176
11.2.4比表面积测定与孔结构表征177
11.3催化剂微观性质的测定和表征181
11.3.1电子显微镜在催化剂研究中的应用181
11.3.2X射线衍射技术183
11.3.3热分析法185
11.3.4程序升温分析法188
11.3.5光谱分析法191
11.3.6能谱分析法193
11.3.7核磁共振技术196
思考题198
第4篇工业催化剂各论
第12章石油炼制催化剂200
12.1催化裂化催化剂200
12.1.1催化裂化的主要反应和反应机理200
12.1.2催化裂化催化剂的组成及分类201
12.1.3催化裂化催化剂的制备202
12.1.4催化裂化催化剂的失活与再生203
12.2催化加氢催化剂204
12.2.1催化加氢的主要反应和反应机理205
12.2.2催化加氢催化剂的分类及组成208
12.2.3催化加氢催化剂的制备210
12.2.4催化加氢催化剂的失活与再生210
12.3催化重整催化剂211
12.3.1催化重整的主要反应和反应机理211
12.3.2催化重整催化剂的组成及分类212
12.3.3催化重整催化剂的制备213
12.3.4催化重整催化剂的失活与再生214
12.4其他炼油催化剂216
12.4.1C5～C6异构化催化剂216
12.4.2C8芳烃临氢异构化催化剂217
12.4.3烷基化催化剂218
12.4.4烯烃叠合催化剂218
12.4.5柴油氧化脱硫催化剂219
思考题219
第13章基本有机化工催化剂220
13.1乙烯及其初级衍生物生产用催化剂220
13.1.1碳二馏分选择性加氢除炔220
13.1.2乙烯部分氧化制环氧乙烷222
13.1.3乙烯和苯合成乙苯224
13.2丙烯及其初级衍生物生产用催化剂225
13.2.1碳三馏分选择性加氢除炔225
13.2.2异丙醇脱氢制丙酮226
13.2.3丙烯氧化制丙烯酸227
13.2.4丙烯氨氧化制丙烯腈227
13.2.5丙烯羰基合成制丁醇及2-乙基己醇228
13.2.6丙烯和苯烷基化制异丙苯229
13.3碳四馏分主要初级衍生物生产用催化剂230
13.3.1异丁烷脱氢制异丁烯230
13.3.2正丁烷或苯氧化制顺丁烯二酸酐231
13.3.3异丁烯叔丁醇氧化制甲基丙烯酸232
13.3.4顺酐酯化加氢或甲醛乙炔化制1,4-丁二醇233
13.4轻质芳烃及其初级衍生物生产用催化剂235
13.4.1乙苯脱氢催化剂235
13.4.2甲苯歧化与烷基转移制二甲苯和苯236
13.4.3二甲苯临氢异构化237
13.4.4苯制己内酰胺238
13.4.5邻二甲苯氧化制邻苯二甲酸酐（苯酐）241
13.4.6对二甲苯氧化制对苯二甲酸242
13.5甲醇及其初级衍生物生成用催化剂243
13.5.1CO和H2合成甲醇243
13.5.2甲醇羰基合成或乙醛氧化制醋酸245
思考题247
第14章化肥工业催化剂248
14.1脱硫催化剂248
14.1.1烃类加氢脱硫催化剂248
14.1.2硫黄回收催化剂250
14.1.3脱硫剂255
14.1.4COS水解催化剂256
14.2烃类转化催化剂257
14.3CO变换催化剂258
14.3.1铁铬系高温变换催化剂259
14.3.2铜锌系低温变换催化剂260
14.3.3CO宽温耐硫变换催化剂261
14.4甲烷化催化剂262
14.5合成氨催化剂263
14.5.1合成氨催化剂研究进展263
14.5.2合成氨铁催化剂的制备265
14.5.3预还原催化剂265
14.6制硝酸和制硫酸催化剂265
14.6.1氨氧化制HNO3催化剂265
14.6.2SO2氧化制H2SO4催化剂266
思考题267
第15章碳一化工催化剂268
15.1甲醇及低碳醇合成催化剂268
15.1.1甲醇合成催化剂268
15.1.2低碳混合醇合成催化剂270
15.2甲醇氧化制甲醛催化剂272
15.2.1反应机理272
15.2.2银催化剂272
15.2.3铁-钼氧化物催化剂273
15.2.4其他催化剂274
15.3羰基合成催化剂274
15.3.1氢甲酰化反应催化剂275
15.3.2炔烃羰基化催化剂276
15.3.3烯烃的羰基化催化剂276
15.3.4甲醇羰基化制醋酸催化剂276
15.3.5醋酸甲酯羰基化制醋酐催化剂278
15.3.6氧化羰基化合成碳酸酯催化剂278
15.3.7硝基化合物的还原羰基化催化剂278
15.4费-托合成催化剂279
15.4.1费-托合成催化剂类型279
15.4.2费-托合成催化剂的制备280
15.5碳一化工中的催化新工艺281
15.5.1天然气的直接转化281
15.5.2天然气间接转化利用283
15.5.3膜技术在碳一化工中的应用286
15.5.4CO2的利用287
思考题288
第16章环境保护和绿色化工催化剂289
16.1空气污染治理的催化净化290
16.1.1动态污染源的净化处理和三效催化剂290
16.1.2静态污染源的催化处理292
16.2工业废液的催化净化294
16.3大气层保护与催化295
16.3.1保护臭氧层的催化295
16.3.2温室效应气体催化减排296
16.4绿色化学催化297
16.4.1零排放与绿色化学297
16.4.2原子经济、E因子与绿色化工生产299
16.4.3绿色催化的案例分析300
16.5光催化302
16.5.1光催化原理302
16.5.2环境光催化303
16.5.3光催化环保功能材料303
思考题303
参考文献304
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前言
本书自第一版问世以来，已经历了近10年时间。这期间，催化科学和技术迅速发展，并与催化化学及其他学科高度融合，使得众多工业催化剂开发成功，新型催化反应工艺正日益广泛深入地渗透于能源化工、石油炼制、环境保护、生物化工以及制药工程等工艺过程中，并起着举足轻重的作用；一些传统的固体催化剂，在深入研究的基础上，也不断更新换代。此外，随着均相催化剂多相化研究的发展，许多新型催化剂相继得以开发，它们兼有均相催化剂和多相催化剂的优点，已成为重要的石油天然气化工、精细化工和绿色化工催化剂。因此，有必要对本书第一版的内容进行调整和更新，从而更全面地反映当前催化研究和应用的新进展。
本次教材的再版修订，在保持整体框架和定位不变的前提下，对第一版进行了大幅度的增改，试图能较全面地反映催化原理、催化科学和技术，尤其是石油天然气化工技术近十年所取得的巨大进步和最新发展。修订版扩大了篇幅，从原来的13章增加为16章，增加了均相催化基础、均相催化剂及助催化剂与载体等章节；加强了催化作用基础和催化剂作用原理方面的理论知识，增补了催化剂制备和表征新技术；在工业催化剂各论章节，删掉了一些过时的内容，更新了工业催化剂在石油天然气化工领域的新进展。另外，各章还增设了一定数量的思考题。
本书第一版得到了许多读者和同行的支持、鼓励和建设性意见。此次再版保留了第一版催化理论与工业催化实践并重的特点，深入浅出地介绍基本理论知识，并辅以大量工业实例，特别更新了催化技术在石油天然气化工、精细化工与绿色化工催化领域的研究进展，具有适中的理论深度和相当的知识广度，有助于提高读者分析解决工业催化问题的能力。
《工业催化》（第二版）编写分工如下，唐晓东编写第1～6章和14.1节，王宏编写7～11章，汪芳编写其余章节，全书由唐晓东统稿并校核。在本书编写过程中，我们参考了国内外众多专家和学者的观点及新近的研究成果，在此向有关作者表示感谢。本书的出版得到了西南石油大学教材建设委员会、教务处和化学化工学院领导的大力支持，在此一并致以诚挚的谢意。
限于笔者的学识水平，书中疏漏和不足在所难免，敬请专家、同行和读者斧正。
编者
2019年9月
第一版前言
人类有目的地使用催化剂已经有两千余年的历史，例如粬酶催化剂酿酒制醋。20世纪下半叶，催化技术获得了空前的发展，化学工业产品种类的增多，生产规模的扩大，无不借助于催化剂和催化技术。目前，催化技术已广泛应用于化学工业、食品加工、医药和环境保护等行业，为人类的生产、生活提供各种产品，在经济和社会发展中起到举足轻重的作用。
作为一门科学，催化科学综合了化学、化学工程、物理、数学等各个学科知识，已发展成为化学工程与技术学科中最具生命力和创造力的一部分，成为学术界研究的焦点。
石油天然气化学工业是化学工业最重要的一个分支，其生产过程绝大多数都要使用催化剂。据统计，石油天然气化工生产过程中80%以上的化学反应、60%以上的化工产品和90%以上的新工艺开发，都离不开催化剂，使用的催化剂已经超过2000余种。因此，石油天然气化工过程中的催化知识，是石油类高校化学工程与工艺专业课程体系的重要组成部分。
本课程的主要任务是介绍催化作用与催化剂的基本知识（主要讨论工业上使用最多的多相催化）以及各类常用的石油天然气化工催化剂及其新进展，使学生理解催化作用的化学本质，熟悉工业催化剂的制备与操作使用技术，了解典型的石油天然气化工催化剂，以便今后从事与催化有关的生产、管理、研究与开发工作。
全书共分四篇十三章：第一篇工业催化作用基础（第1章催化剂概述、第2章多相催化作用基础）；第二篇工业催化剂作用原理（第3章金属催化剂、第4章金属氧化物催化剂、第5章固体酸碱催化剂）；第三篇工业催化剂的制备、使用、分析测试与表征（第6章工业催化剂的制备技术、第7章工业催化剂的使用、第8章催化剂性能的评价、测试和表征）；第四篇工业催化剂各论［第9章石油炼制催化剂、第10章石油化工（基本有机原料）催化剂、第11章化肥工业催化剂、第12章碳一化学催化剂、第13章环境保护和环境友好催化技术］。
针对化工专业本科生工业催化课程内容多和学时少的要求，笔者在成书过程中力求做到理论与实践紧密结合，深入浅出地介绍基本理论知识，并辅以大量工业实例，帮助学生加深理解；为提高学生对知识的应用能力,激发创新意识，特别介绍了一些最新的催化学科进展。本书可作为高等院校化学工程与工艺及相近专业本科生、研究生教材，也可供从事工业催化技术工作的工程技术人员阅读参考。
本书由唐晓东、王豪、汪芳编著。唐晓东统稿并编写第1～4、9章和11.1节，王豪编写第5～8章，汪芳编写其余章节。本书的出版还得到了西南石油大学教材建设委员会、教务处和化学化工学院领导的大力支持，在此一并表示感谢。
由于笔者水平有限，书中疏漏在所难免，敬请读者批评指正。
编者
2010年1月
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