Focus on Catalysis Research pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Bevy, Lawrence P. (EDT)

出品人:

頁數:237

译者:

出版時間:

價格:129

裝幀:HRD

isbn號碼:9781594548109

叢書系列:

圖書標籤:

• 催化
• 催化研究
• 化學
• 材料科學
• 能源
• 環境科學
• 納米材料
• 反應動力學
• 錶麵化學
• 綠色化學

催化科學的宏偉藍圖：深度探索與前沿突破 圖書簡介 本書並非聚焦於某一特定領域或方法的綜述性著作，而是一部旨在全麵勾勒當代催化科學研究的廣闊圖景、梳理其核心理論基礎、展現關鍵技術創新以及展望未來發展方嚮的綜閤性學術專著。我們緻力於構建一個立體化的知識框架，幫助讀者從宏觀視角把握催化領域的脈絡，同時深入微觀層麵剖析前沿研究的精髓。 第一部分：理論基石與計算模擬的飛躍 催化現象的本質在於能量的調控。本書的第一部分將著重迴顧並深入解析現代催化理論的基石。我們從量子化學的基礎齣發，詳細闡述瞭過渡態理論、錶麵吸附理論以及活性位點識彆的關鍵模型。這部分內容將超越傳統的描述性總結，著重探討如何運用先進的計算工具來精準預測催化反應路徑和速率常數。 我們將詳細介紹密度泛函理論（DFT）在錶徵催化劑電子結構和錶麵反應機理中的應用。重點不在於重復已有的DFT結果，而是探討如何通過引入更精確的電子關聯方法（如更高階的耦閤簇理論或更先進的範德華力修正），來解決傳統模型在描述復雜多相催化體係（例如貴金屬/氧化物界麵）中存在的係統誤差。此外，我們還將探討多尺度模擬策略的最新進展，包括如何將分子動力學（MD）模擬與宏觀反應器工程模型（CFD）有效耦閤，以期實現從原子尺度到工程尺度的無縫銜接，從而更好地理解和設計催化劑的宏觀性能。 第二部分：材料科學的創新驅動 催化劑的性能直接受製於其結構和組成。本部分將聚焦於驅動催化劑性能提升的關鍵材料科學突破，涵蓋納米結構控製、缺陷工程以及新型載體的開發。 1. 尺寸效應與形貌調控的精細化： 我們將剖析如何通過精確控製納米顆粒的尺寸和暴露晶麵，實現對反應選擇性的極緻調控。這部分內容將深入探討單原子催化劑 (SACs) 的最新進展，不僅僅停留在“原子分散”的概念，而是深入討論如何通過配體效應、載體電子調控以及熱力學穩定性設計，解決SACs在苛刻反應條件下的燒結問題，並實現對復雜反應（如C-H鍵活化）的活性提升。 2. 缺陷工程與界麵協同： 現代催化研究越來越強調“非完美”結構的重要性。本書將係統梳理利用晶格缺陷（如氧空位、位錯、邊緣結構）來活化惰性分子（如CO2、N2）的最新策略。特彆地，我們將詳細論述異質結（Heterojunctions） 的設計原理，闡明不同材料界麵電荷轉移和能帶彎麯如何創造齣比單一材料更優異的協同催化效應。 3. 介孔與高熵材料的應用： 對於多相催化，傳質是性能的瓶頸。本部分將介紹新一代程序化閤成介孔材料的技術，這些材料提供瞭極高的比錶麵積和可控的孔徑分布。同時，對高熵催化劑的探索也占據重要篇幅，解析其多組分共存下産生的“遲滯效應”和“高熵穩定效應”如何為開發新型多功能催化劑提供瞭新思路。 第三部分：能源與環境轉化的前沿應用 催化科學是解決全球能源和環境挑戰的核心技術。本部分將著眼於當前最受關注的幾個應用領域，展示最新的研究成果和工程化前景。 1. 碳資源的高效利用： 聚焦於二氧化碳（CO2）的催化轉化，深入分析電催化還原（CO2RR）和光催化還原的最新進展。討論如何通過優化界麵電荷分離效率、調控催化劑錶麵費米能級，來實現高選擇性地生成燃料（如甲醇、乙醇）或化學品（如甲酸）。同時，對甲烷的低溫氧化偶聯（OCM） 和煤的清潔轉化中的新型非貴金屬催化體係進行批判性評估。 2. 清潔能源載體的生産： 重點討論綠色氫氣的製備技術。除瞭傳統的電解水催化，我們將詳細介紹光熱催化製氫的機理及其工程化挑戰。在燃料電池領域，本書將關注氧還原反應（ORR） 中非貴金屬催化劑（如Fe-N-C體係）的性能極限突破，以及如何通過增強電荷傳輸路徑來提高其長期穩定性。 3. 環境汙染物的深度淨化： 針對大氣和水體汙染，本書分析瞭揮發性有機物（VOCs）的低溫催化氧化中，如何設計具有高活性氧物種産生能力的催化劑。在水處理方麵，重點探討高級氧化過程（AOPs） 中，非均相催化劑（如過硫酸鹽活化）的效率提升策略，以及如何應對復雜水基質中的催化劑失活問題。 第四部分：動態催化與原位錶徵的革命 現代催化研究的核心是從靜態結構轉嚮動態過程的理解。本部分的重點是先進的錶徵技術和反應動力學分析。 1. 反應條件下的原位/非在位錶徵： 我們將詳細介紹同步輻射X射綫吸收譜（XAS）、原位傅裏葉變換紅外光譜（DRIFTS） 和拉曼光譜在實時監測催化劑錶麵物種演變中的關鍵作用。特彆關注如何利用這些技術來區分錶麵吸附物與反應中間體，從而精準鎖定真正的限速步驟。 2. 反應網絡分析與動力學建模： 催化反應往往涉及復雜的多步耦閤過程。本書強調基於實驗數據的微觀動力學建模，介紹如何通過係統地改變反應變量（溫度、壓力、分壓），結閤非綫性擬閤，解耦不同反應步驟的速率常數。這部分內容旨在為優化反應操作條件提供堅實的理論支撐。 3. 反應器集成與過程強化： 最終的挑戰是如何將實驗室的高效催化劑推廣到工業應用。本書將探討微反應器技術、反應精餾耦閤等過程強化手段如何與新型催化劑協同作用，以實現更高的空間時間收率和能源效率。 總結與展望 全書的收尾部分將對上述所有前沿領域進行綜閤評述，指齣當前催化科學麵臨的“瓶頸”——例如，如何係統性地理解和預測復雜多組分體係中的結構敏感性，以及如何設計能同時優化活性、選擇性和穩定性的通用規則。本書旨在為緻力於推動催化科學前沿發展的研究人員，提供一個全麵、深入且具有前瞻性的參考指南。

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