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第一章 序论1

1.1 非均相催化反应动力学的研究对象及研究意义1

1.2 催化反应的一般特征及分类3

1.2.1 催化反应的一般特征4

1.2.2 催化反应的分类6

1.3 非均相催化反应的基本步骤及速率控制步骤的概念9

1.3.1 非均相催化反应的基本步骤9

1.3.2 非均相催化反应中速率控制步骤的概念9

1.3.3 速率控制步骤的判定及其意义11

第二章 催化剂的组成与制备15

2.1 催化剂的分类及工业使用要求15

2.1.1 催化剂的分类15

2.1.2 工业催化剂的使用要求16

2.1.3 工业催化剂的性质和特点21

2.2 催化剂的组成及各类组分的功能24

2.2.1 主催化剂--活性组分25

2.2.2 助催化剂25

2.2.3 载体27

2.3 催化剂的制备与焙烧30

2.3.1 催化剂的制备30

2.3.2 催化剂的热处理--焙烧33

2.4 催化活性组分的选择34

2.4.1 选择的主要标准34

2.4.2 反应分析35

2.4.3 催化剂研制的基本步骤37

第三章 吸附作用42

3.1 物理吸附与化学吸附42

3.1.1 物理吸附43

3.1.2 化学吸附43

3.1.3 物理吸附与化学吸附的鉴别43

3.2 吸附位能曲线44

3.2.1 物理吸附位能曲线45

3.2.2 化学吸附位能曲线46

3.2.3 两种吸附位能曲线的结合--先发生物理吸附，再进行解离及化学吸附46

3.3 化学吸附热47

3.3.1 化学吸附热与催化活性的关系47

3.3.2 积分吸附热与微分吸附热51

3.3.3 微分吸附热、吸附活化能与覆盖率的关系52

3.4 吸附等温方程式54

3.4.1 Langmuir吸附等温方程式55

3.4.2 Temkin吸附等温方程式61

3.4.3 Freundlich吸附等温方程式62

3.4.4 BET方程--多分子层吸附理论63

3.5 吸附动力学64

3.5.1 吸附与脱附速率的基本方程64

3.5.2 理想吸附表面的吸附与脱附速率方程66

3.5.3 真实吸附表面的吸附与脱附速率方程67

第四章 非均相催化反应的动力学模型71

4.1 催化反应动力学的基本处理方法71

4.1.1 表面质量作用定律71

4.1.2 平衡浓度法72

4.1.3 稳态浓度法73

4.2 理想吸附表面上的催化反应速率方程74

4.2.1 表面反应为控制步骤的反应速率方程75

4.2.2 反应物的吸附为控制步骤的速率方程85

4.2.3 产物的脱附为控制步骤的速率方程91

4.2.4 无控制步骤时的速率方程92

4.3 真实吸附表面上的催化反应速率方程97

4.3.1 表面反应为控制步骤的速率方程97

4.3.2 反应物的吸附为控制步骤的速率方程99

4.3.3 产物的脱附为控制步骤的速率方程101

4.4 非均相催化反应中的幂式速率方程104

4.4.1 反应物A的吸附为速率控制步骤105

4.4.2 产物B的脱附为速率控制步骤106

4.4.3 表面反应为速率控制步骤107

第五章 非均相催化反应中的物理传递过程108

5.1 非均相催化反应中的相间传递过程109

5.1.1 宏观速率方程109

5.1.2 外扩散过程的传递速率与传递速率系数112

5.1.3 流体与催化剂颗粒外表面的温度差与浓度差117

5.1.4 外扩散对非均相催化反应过程的影响118

5.2 催化剂粒内微孔中的传递过程124

5.2.1 微孔内的扩散124

5.2.2 孔的简化模型、平均孔半径？及平均孔长？127

5.2.3 单圆柱形孔中的反应速率129

5.2.4 球形颗粒催化剂中的反应速率139

5.3.1 两个独立的并存反应142

5.3 内扩散对催化剂选择性的影响142

5.3.2 同一反应物的平行反应144

5.3.3 连续反应145

5.4 内扩散对反应动力学参数的影响148

5.4.1 内扩散对反应级数的影响148

5.4.2 对于反应速率常数的影响148

5.4.3 内扩散对于活化能的影响149

第六章 非均相催化反应动力学的研究方法和实验装置153

6.1 流动体系催化反应器反应速率的基本表达式153

6.1.1 连续进料搅拌槽式反应器的速率表达式153

6.1.2 柱塞流管式反应器(PFR)的速率表达式154

6.2 外扩散与内扩散的排除156

6.2.1 外扩散阻力的实验考察及排除156

6.2.2 内扩散阻力的实验考察与排除158

6.3.1 固定床积分反应器159

6.3 各类实验室反应器159

6.3.2 固定床微分反应器161

6.3.3 外循环流动反应器162

6.3.4 内循环流动反应器164

6.3.5 转篮式反应器165

6.3.6 移动床反应器166

6.4 动力学实验的数据处理与参数估值166

6.4.1 参数试差法167

6.4.2 假设机理法167

6.4.3 孤立参数法168

6.4.4 速率方程线性化作图法169

6.4.5 线性回归分析170

6.4.6 非线性回归分析174

6.5 几个非均相催化反应体系动力学研究的实例175

6.5.1 光气合成175

6.5.2 乙烯催化加氢(管式微分反应器)178

6.5.3 丁烯催化脱氢制取丁二烯(积分反应器)181

6.5.4 氯乙烯合成184

6.5.5 非均相催化动力学实验数据处理及动力学模型建立的基本步骤194

第七章 催化剂的失活196

7.1 催化剂失活的原因196

7.1.1 中毒引起的失活197

7.1.2 烧结和热失活(Sintering and Thermal Deactivation)198

7.1.3 结焦与堵塞引起的失活(污染失活)(Coking and Plugging)199

7.2 失活动力学方程200

7.2.1 失活速率方程的一般形式200

7.2.2 结焦失活的动力学方程202

7.3 反应机理不同时的失活速率方程205

7.4 两个结焦失活理论及其失活速率方程207

7.4.1 Wojciechowski“运行时间”理论207

7.4.2 Froment与Bischoff的失活函数理论209