第1章绪论

1.1工业催化学科简介1

1.2课程主要内容及任务2

1.2.1催化学科主要概念2

1.2.2催化实验研究方法4

1.3学习内容及任务5

1.4工业催化发展简史5

1.4.1世界催化发展史5

1.4.2中国催化研究与发展8

1.5催化研究开发前景9

1.5.1催化技术发展趋势9

1.5.2新型催化剂的开发与应用9

1.5.3催化剂制备共性技术及新型催化材料的研究开发11

思考题11

参考文献12



第2章催化作用与催化剂

2.1催化作用定义和特征13

2.1.1定义13

2.1.2催化剂基本特征14

2.2催化剂分类及催化反应分类17

2.2.1催化剂分类17

2.2.2催化反应分类19

2.3催化剂组成24

2.3.1工业催化剂的组成24

2.3.2载体的功能29

2.3.3载体的选择31

2.4催化剂基本性能32

2.4.1活性32

2.4.2选择性36

2.4.3稳定性和寿命39

思考题43

参考文献45



第3章催化作用基本原理

3.1多相催化及吸附动力学46

3.1.1多相催化46

3.1.2化学吸附及催化反应动力学48

3.1.3均匀表面催化反应动力学62

3.2均相催化及配位作用67

3.2.1酸碱催化简介67

3.2.2有机(小分子)催化68

3.2.3配位催化68

思考题82

参考文献84



第4章固体酸碱催化剂及其工业应用

4.1酸碱催化剂的应用及分类85

4.1.1固体酸催化剂的应用85

4.1.2固体酸碱催化剂的分类86

4.2酸碱定义及酸碱中心的形成86

4.2.1酸碱定义86

4.2.2酸碱中心的形成87

4.3固体表面酸碱的性质及其测定91

4.3.1酸位的类型及其鉴定91

4.3.2酸中心的强度及其测定92

4.3.3酸中心的浓度及其测定94

4.3.4固体碱的强度与碱量95

4.4典型酸碱催化剂及其催化作用95

4.4.1酸碱催化作用机理95

4.4.2典型酸碱催化剂及其催化作用100

4.5固体酸催化剂的工业应用106

4.5.1分子筛催化剂及催化裂化反应106

4.5.2甲醇制烯烃117

思考题121

参考文献121



第5章金属氧(硫)化物催化剂及其催化作用

5.1金属氧化物的结构122

5.1.1单一金属氧化物的晶体结构123

5.1.2复合金属氧化物的晶体结构125

5.2金属氧化物的催化作用127

5.2.1金属氧化物催化剂的电子特性127

5.2.2金属氧化物催化剂的氧化还原机理128

5.3典型金属氧化物催化剂的应用130

5.3.1催化氧化制顺丁烯二酸酐130

5.3.2V2O5催化氧化制邻苯二甲酸酐133

5.3.3Bi2O3-MoO3催化丙烯氧化制丙烯酸136

5.4典型金属硫化物催化剂的应用138

5.4.1金属硫化物催化剂在加氢脱硫中的应用138

5.4.2水煤气变换催化剂及其工业应用147

思考题151

参考文献151



第6章金属催化剂及其催化作用

6.1金属催化剂及其应用153

6.1.1金属催化剂的应用153

6.1.2金属催化剂的特性154

6.2金属催化剂的结构155

6.2.1固体表面结构与缺陷155

6.2.2金属表面的吸附157

6.3金属催化剂的电子因素与催化作用160

6.3.1金属表面化学键160

6.3.2金属催化剂的电子因素与催化活性162

6.4金属催化剂的晶体结构与催化作用163

6.4.1金属催化剂的晶体结构163

6.4.2晶体结构对催化作用的影响165

6.4.3金属催化剂表面的晶格缺陷和不均匀性167

6.5各类金属催化剂及其催化作用169

6.5.1块状金属催化剂169

6.5.2负载型金属催化剂169

6.5.3合金催化剂175

6.5.4非晶态合金催化剂175

6.5.5金属互化物催化剂177

6.5.6金属簇状物催化剂177

6.5.7金属膜催化剂178

6.6金属催化剂的工业应用178

6.6.1石脑油重整反应及重整催化剂178

6.6.2氨合成催化剂181

6.6.3费托合成183

6.6.4乙烯环氧化制环氧乙烷银催化剂187

思考题188

参考文献189



第7章均相催化工业应用

7.1概述190

7.2丙烯氢甲酰化191

7.2.1催化体系192

7.2.2反应机理192

7.2.3商业催化剂中配体种类194

7.2.4工艺流程195

7.3甲醇羰基化合成乙酸197

7.3.1反应机理198

7.3.2工艺流程198

7.4催化氧化乙烯合成乙醛（Wacker工艺）199

7.4.1反应机理199

7.4.2工艺流程200

7.5均相催化乙烯齐聚反应（SHOP）200

7.5.1反应机理201

7.5.2工艺流程201

7.6烯烃均相催化聚合及Zeigler-Natta催化剂202

7.6.1Zeigler-Natta催化剂202

7.6.2反应机理204

7.6.3乙烯聚合工艺流程204

7.7丙烯催化聚合及茂金属催化剂207

7.7.1茂金属催化剂207

7.7.2反应机理207

7.7.3工艺流程209

7.8不对称催化合成：不对称加氢案例210

7.8.1催化加氢合成左旋多巴211

7.8.2左旋萘普生的合成212

思考题212

参考文献214



第8章环境保护催化

8.1环境保护催化技术的发展趋势215

8.2汽、柴油催化深度脱硫216

8.3烟气的催化脱硫217

8.3.1烟气的干式催化氧化法脱硫217

8.3.2烟气的催化还原脱硫法：Claus工艺219

8.4烟气的催化脱硝221

8.4.1非选择性催化还原法221

8.4.2选择性催化还原法223

8.5机动车尾气的催化净化处理225

8.5.1汽车尾气排放的特点225

8.5.2汽油车尾气催化净化原理227

8.5.3汽油车尾气催化转化器227

8.6有机废气（VOCs）的催化燃烧技术230

8.6.1VOCs的处理技术分类230

8.6.2VOCs的催化燃烧原理231

8.6.3催化燃烧用催化剂231

8.6.4VOCs的催化燃烧工艺233

8.7二氧化钛光催化降解气相污染物234

8.7.1VOCs光催化降解机理235

8.7.2气相光催化速率的影响因素236

8.7.3光催化降解过程中催化剂的失活和再生237

思考题237

参考文献238



第9章催化剂制备工程

9.1工业催化剂的制备与放大239

9.1.1催化剂制备工程及流程239

9.1.2催化剂制备过程的放大242

9.2催化剂制备过程对活性的影响243

9.3催化剂制备化学工艺原理244

9.3.1沉淀法245

9.3.2浸渍法254

9.3.3溶胶-凝胶法263

9.3.4离子交换法268

9.3.5混合法270

9.3.6熔融法271

9.4催化剂成型技术273

9.4.1喷雾成型274

9.4.2转动成型275

9.4.3挤条成型278

9.4.4压片成型280

思考题281

参考文献281



第10章催化活性测试及催化反应器

10.1催化剂活性测试283

10.1.1催化剂活性测试目标283

10.1.2催化剂活性评价参数的选择284

10.1.3活性表示方法284

10.2实验室催化反应器286

10.2.1两种理想反应器287

10.2.2积分反应器288

10.2.3微分反应器289

10.2.4无梯度反应器290

10.2.5滴流床反应器292

10.3催化剂活性测试方法294

10.4多相催化反应的传质效应296

10.4.1多相催化反应的步骤及传递特征296

10.4.2本征动力学和宏观动力学297

10.4.3传质的影响298

10.5典型的工业催化反应器300

10.5.1固定床催化反应器301

10.5.2流化床催化反应器302

10.5.3气-液-固三相鼓泡淤浆床催化反应器304

10.6催化剂活性测试实例305

思考题308

参考文献308