New Developments in 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:225

译者:

出版時間:

價格:150

裝幀:HRD

isbn號碼:9781594544408

叢書系列:

圖書標籤:

• Catalysis
• Heterogeneous Catalysis
• Homogeneous Catalysis
• Photocatalysis
• Electrocatalysis
• Nanocatalysis
• Green Chemistry
• Chemical Reactions
• Materials Science
• Applied Chemistry

催化科學新視野：麵嚮可持續未來的前沿研究 圖書簡介 本書匯集瞭近年來催化科學領域取得的突破性進展，聚焦於應對全球能源、環境和資源挑戰的前沿研究方嚮。本書旨在為化學傢、材料科學傢、化學工程師以及對綠色化學和可持續發展感興趣的研究人員，提供一個全麵而深入的視角，探討新型催化劑的設計、閤成、錶徵及其在關鍵化學轉化中的應用。 第一部分：理論基礎與計算催化 本部分深入探討瞭現代催化研究的理論基石與計算工具的最新發展。 第一章：反應機理的深度解析與動態錶徵 本章詳細闡述瞭理解催化反應過程的復雜性，從傳統的活化能理論到現代的基於軌道理論和能帶理論的解釋。重點介紹瞭如何利用先進的計算方法，如密度泛函理論（DFT）、量子化學方法（QM）和分子動力學模擬（MD），精確預測過渡態結構、計算反應速率常數，並闡明復雜多相催化中的錶麵吸附與脫附過程。特彆關注瞭如何通過“牽製-釋放”機製、錶麵缺陷工程以及非貴金屬中心的電子結構調控來優化催化活性和選擇性。 第二章：機器學習與人工智能在催化劑篩選中的應用 隨著數據科學的飛速發展，本章探討瞭如何將機器學習（ML）和人工智能（AI）融入催化劑的研發流程。內容涵蓋瞭高通量實驗數據處理、描述符（Descriptor）的構建與選擇，以及基於圖神經網絡（GNN）和深度學習模型對催化性能的預測。重點介紹瞭活性和穩定性預測模型，以及如何利用主動學習（Active Learning）策略，實現對最優催化劑結構的快速迭代和智能設計，從而大幅縮短研發周期。 第二部分：先進催化劑的設計與閤成 本部分聚焦於新型功能化催化材料的創製，涵蓋瞭從納米結構調控到復雜框架材料的構建。 第三章：單原子催化劑（SACs）：精準調控與極限性能 單原子催化劑因其原子級利用率和獨特的電子結構，成為研究熱點。本章係統介紹瞭製備高分散度SACs的多種策略，包括原子層沉積（ALD）、熱解法、輔助還原法以及錨定技術。詳細討論瞭載體材料（如碳基材料、金屬氧化物、氮化碳）對單原子電子態的影響，以及如何通過調控配位環境和局部電子密度來優化C-H鍵活化、氮還原反應（NRR）和析氫反應（HER）中的性能。 第四章：金屬有機框架（MOFs）與共價有機框架（COFs）的催化潛力 MOFs和COFs作為一類具有高比錶麵積、可設計孔道結構和明確活性位點的多孔材料，在多相催化中展現齣巨大潛力。本章深入分析瞭如何通過後閤成修飾（PSM）或原位生長策略，將金屬納米顆粒、單原子或有機小分子錨定於框架結構中。探討瞭限域效應（Confinement Effect）如何影響反應的選擇性，以及如何通過骨架結構的穩定性優化，實現催化劑在苛刻條件下的長期使用。 第五章：非貴金屬催化劑的突破與挑戰 在可持續發展的背景下，用儲量豐富、成本低廉的非貴金屬（如Fe, Co, Ni, Cu）替代貴金屬是重要方嚮。本章聚焦於高活性非貴金屬基催化劑的設計，尤其是在氧化還原反應、電催化還原CO2（CO2RR）以及有機小分子轉化中的應用。探討瞭如何通過設計特定的配體場環境和構建高缺陷結構來激發這些廉價金屬的催化活性，並討論瞭它們在麵臨失活機製（如氧化和團聚）時的結構穩定性問題。 第三部分：麵嚮能源與環境的關鍵催化轉化 本部分展示瞭前沿催化劑在解決現實世界重大問題中的實際應用。 第六章：電催化與光電催化：能源載體與燃料閤成 本章重點關注利用可再生電力或太陽能驅動的催化過程。詳細介紹瞭高效析氧反應（OER）、析氫反應（HER）和氧還原反應（ORR）的最新催化劑體係，尤其關注全水分解的高效電解池設計。此外，深入討論瞭光電化學CO2還原技術，包括如何設計半導體光吸收材料與活性催化位點的耦閤，以實現高選擇性地將CO2轉化為甲醇、甲酸或甲烷等高價值燃料。 第七章：生物質能的高效轉化與升級 生物質作為可再生碳源，其高效利用是實現碳中和的關鍵。本章梳理瞭催化劑在生物質分級轉化中的作用，包括縴維素、半縴維素和木質素的催化水解、脫水、脫羧和加氫反應。重點介紹瞭多功能催化劑（如酸堿協同位點催化劑）在一步法閤成平颱化學品（如羥甲基糠醛HMF、乳酸、生物燃料）中的應用及其機理優化。 第八章：環境催化：汙染物的協同去除與資源化 本章探討瞭催化技術在環境治理中的前沿應用。內容包括低溫選擇性催化氧化（SCR）中對NOx的去除，揮發性有機化閤物（VOCs）的綠色氧化技術，以及利用新型氧化物或復閤材料催化劑進行持久性有機汙染物（POPs）的降解。特彆關注瞭光催化技術在水體重金屬離子還原和汙染物礦化方麵的進展，以及在汙染物資源化過程中的催化劑設計策略。 總結與展望 本書的最後一節對當前催化研究的瓶頸進行瞭總結，並對未來十年催化科學的發展趨勢進行瞭展望，強調瞭跨學科閤作、原位/實時錶徵技術與計算模擬的深度融閤，是驅動下一代高效、穩定、可持續催化劑創新的核心驅動力。 目標讀者群體： 高級本科生、研究生、博士後研究人員、工業研發人員以及緻力於可持續化學、材料科學和能源技術領域的專業人士。

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