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新型催化材料


【书 名】新型催化材料

【作 者】许俊强、郭芳、王耀琼 主编    

【出版者】化学工业出版社

【索书号】TQ426/3821

阅览室花津校区自然科学阅览室


作者简介

许俊强,教授,博导,重庆市首批青年骨干教师,重庆市第五批高等学校优秀人才计划,重庆市巴南区学术带头人。重庆市研究生优质课程《新型催化材料》负责人和重庆市一流课程负责人。长期从事新型催化材料的合成与应用、材料化工及环境化工等方面的研究工作。先后主持市级重大教改等6项省部级项目,获重庆市教学成果一等奖等省部级教学成果奖4项。先后主持国家自然科学基金、科技部科技专项、重庆市重点研发计划等科研项目30余项,发表论文100余篇,SCI、EI检索70余篇。成果已申请发明专利20余项,获省部级科研成果奖。

内容简介

《新型催化材料》是以新型催化材料的学术研究、理论探索和应用推广为背景,重点讨论了酸碱催化材料、分子筛催化材料、金属氧化物催化材料、光催化材料、仿酶催化材料等的制备方法及结构和构效关系,新型催化材料的特殊合成方法、表征技术等,举例分析了近年来催化材料的应用,展望了新型催化材料的发展方向。本书特色在于:催化理论与催化应用实践并重,体系新颖独特;既有相当的知识广度,又有适中的学术深度;特别注重实际催化剂工程案例的分析评述,以期有助于读者提高分析解决催化剂工程问题的能力。本书可作为化工高年级本科生和研究生的学位课程教材,可作为高等院校材料、化学、环境、能源等相关专业学生的教学参考书,同时可供从事纳米材料、化工新材料、环境材料、能源材料研究的科技工作者参考。

前言

在过去的几十年,我国催化材料的设计、合成与应用取得了显著进步。新型催化材料具有特殊结构,是实现催化反应的中间媒介。催化反应过程中,其核心是催化材料的合成及应用。催化反应过程可以说是现代工业建立以及高科技开发的科学基础。据报道,目前,85%以上的化工原料和化工产品都源于催化反应过程而获得。因此,新型催化材料的研究成为人们关注的焦点之一,并成了催化研究中非常活跃的领域。

我国催化材料的研究发展始于20世纪初。20世纪50年代,A型、X型等分子筛开始在工业领域广泛应用,受到了学术界和产业界的高度重视。20世纪80年代,催化材料的研究快速发展,科研院所、高等学校和企业通过产学研合作共同推进了新型催化材料的发展,催化反应动力学作为主要的评价方法和手段。在基础研究中,人们发现新型催化材料的研制是新催化反应的主要研究方向之一。随着表面科学技术和纳米科学技术的发展,新型催化材料的研制不断创新,催化材料的构效关系和催化作用机理被广泛研究,这对煤、石油、天然气的综合利用产生了重要影响。20世纪90年代,随着微孔、介孔等多孔催化材料的合成及广泛应用,一系列具有新结构、新性能的多孔催化材料研究取得重大突破,如应用于重油催化裂化制汽油的稀土-Y型分子筛催化材料等。这些多孔催化材料在化学工业、石油工业、环保产业、精细化学品和高新技术等领域,尤其是大分子择形催化反应方面,有着巨大的应用潜力,成了无机催化材料研究的一大热门。

随着学科交叉融合的发展,现代物理技术,如等离子体、微波和超声波技术,被广泛应用于新型催化材料的合成。低温等离子体技术能有效调控多相负载催化剂表面结构和表面电子性质而无需改变催化剂组成,使在分子水平上对催化剂进行设计变为现实,符合绿色化学理念。微波技术改性催化剂表面,可使催化剂表面的弱键或缺陷位与微波场发生局部共振耦合,从而导致活性组分在载体表面高度分散,同时还避免了载体骨架结构在高温下坍塌。超声波技术可显著改善催化剂的表面形态和表面组成,提高活性组分在载体上的分散性,从而明显改善催化剂的催化性能。

近年来,利用现代分析手段来研究催化剂的结构,进而阐释催化剂的构效关系,揭示催化反应机理,成了新型催化材料研究的重要手段。科研工作者通过这些现代表征技术分析催化材料的结构、织构、形貌和表面状态等,了解改性前后催化材料的理化性质、结构性质等差异,进而阐释催化材料的结构性质与催化性能之间的关系,并揭示催化反应的作用机理。

本书以不同种类的新型催化材料为主题,将催化材料的新型合成方法、前沿和工业应用及表征技术相结合,进行系统介绍。本书共分为八章,涵盖了新型催化材料概论及新型催化材料的分类、结构设计、合成、表面改性、表征和应用等方面的内容。

总体来说,本书构建了三层次的教学体系。一是介绍了不同新型催化材料的结构设计、结构分析表征、合成方法和表面修饰改性等有关基础理论和方法等方面的发展过程和基本原理;二是紧跟学术前沿,引入参考文献,介绍有关催化材料研究的成果及动态,突出催化材料的新型制备方法,重点介绍了新型催化材料的构效关系;三是紧密结合催化工业应用,引入典型的实际应用案例,重点突出了新型催化材料的性能和应用。

各章编写情况为:概论由许俊强、秦娅华编写,酸碱催化材料由黄国文编写,分子筛催化材料由许俊强、王虹霖编写,金属氧化物催化材料由郭芳、田欢、邱帮倩编写,光催化材料由徐云兰编写,仿酶催化材料由谢家庆、余海杰、刘娅林编写,新型催化材料的特殊合成方法由许俊强、郭芳、夏攀、唐田编写,新型催化材料的表征技术由许俊强、王耀琼、陈国荣、夏勇编写。

本书得以顺利出版,感谢重庆市高等教育教学改革研究重大项目(181006)、重庆市研究生教育教学改革研究重大项目(yjg181014)、重庆理工大学重大教学改革培育立项项目(2017ZDJG04)和重庆理工大学教材出版基金的资助。各章编者有较长时间相关题目的研究经历,因此,在内容上反映了各自的特色和体会。由于时间仓促和水平有限,书中难免存在不足和疏漏之处,敬请读者批评指正。

编者

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