負載型金屬催化劑製備及應用

本書分負載型金屬催化劑的介紹、製備及應用三大部分，共12章，主要介紹了負載型金屬催化劑的起源、特點及作用機理；負載型金屬催化劑的製備，包括載體的選擇、製備方法的選擇及製備方法的創新等；分別討論了負載型金屬催化劑在化工生產和環境保護方面的應用，提供了製備高效、經濟且易分離催化劑的理論依據和應用案例。其中，在應用部分以催化反應體系中現存問題為切入點，以負載型催化劑為支撐，研究並論證了載體類型、金屬相態、載體與金屬之間的相互作用、製備方法等因素如何影響催化反應中體系的催化效率、氧化劑利用率、催化劑重複利用性能以及反應的安全性；最後討論了負載型金屬催化劑的失活、再生及替代等內容。

本書具有較強的技術應用性和針對性，可供從事負載型金屬催化劑研究、製備及應用領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等學校環境科學與工程、化學工程、材料科學與工程及相關專業師生參閱。

第1章　負載型金屬催化劑概述001
1.1　負載型金屬催化劑的起源001
1.2　負載型金屬催化劑的特點002
1.3　負載型金屬催化劑的作用機理002
1.4　負載型金屬催化劑的應用003
參考文獻004

第2章　負載型金屬催化劑的製備005
2.1　負載型金屬催化劑製備簡介005
2.2　負載型金屬催化劑常用載體005
2.2.1　氧化鋁006
2.2.2　二氧化矽007
2.2.3　二氧化鈦008
2.2.4　黏土009
2.2.5　沸石010
2.2.6　介孔矽材料012
2.2.7　金屬有機框架013
2.2.8　碳材料014
2.3　負載型金屬催化劑的製備018
2.3.1　浸漬法018
2.3.2　沉澱法019
2.3.3　水熱法020
2.3.4　原位法021
2.3.5　溶膠-凝聚法021
2.3.6　化學氣相沉積法021
2.3.7　固相析出法021
2.4　負載型金屬催化劑製備方法的改進022
2.4.1　配體絡合法022
2.4.2　溶劑化金屬原子浸漬法023
2.4.3　超臨界流體法023
2.4.4　微波輻射法024
參考文獻024

第3章　緩衝溶液法製備負載型金屬催化劑027
3.1　緩衝溶液製備法的提出027
3.2　酸式緩衝溶液法製備催化劑027
3.2.1　酸式緩衝溶液製備催化劑的過程027
3.2.2　酸式緩衝溶液製備催化劑的表徵028
3.2.3　酸式緩衝溶液製備催化劑的性能029
3.2.4　酸式緩衝溶液製備催化劑的機制032
3.3　堿式緩衝溶液法製備催化劑034
3.3.1　堿式緩衝溶液製備催化劑的意義034
3.3.2　堿式緩衝溶液製備催化劑的方法034
3.3.3　堿式緩衝溶液製備催化劑的性能034
3.3.4　堿式緩衝溶液製備催化劑的表徵036
3.3.5　堿式緩衝溶液製備催化劑的性能037
3.3.6　堿式緩衝溶液製備催化劑的機理040
3.4　緩衝溶液法製備催化劑的前景043
參考文獻044

第4章　負載型金屬催化劑在化工方面的應用047
4.1　概述047
4.2　負載型金屬催化劑的主要應用047
4.2.1　費托合成047
4.2.2　催化加氫049
4.2.3　生物質轉化050
4.2.4　甲烷重整050
4.2.5　CO氧化051
4.2.6　燃料電池051
4.2.7　氫能儲存052
4.2.8　VOCs去除053
參考文獻054

第5章　負載型金屬催化劑在高級氧化方面的應用055
5.1　高級氧化技術055
5.2　負載型金屬催化劑在濕式高級氧化方面的應用055
5.2.1　濕式氧化技術055
5.2.2　負載型金屬催化劑在濕式氧化方面的應用056
5.3　負載型金屬催化劑在芬頓高級氧化方面的應用057
5.3.1　芬頓氧化技術057
5.3.2　負載型金屬催化劑在芬頓氧化方面的應用058
5.4　負載型金屬催化劑在臭氧高級氧化方面的應用059
5.4.1　臭氧氧化技術059
5.4.2　負載型金屬催化劑在臭氧氧化方面的應用060
5.5　負載型金屬催化劑在光催化高級氧化方面的應用061
5.5.1　光催化氧化技術061
5.5.2　負載型金屬催化劑在光催化氧化方面的應用062
5.6　負載型金屬催化劑在過硫酸鹽高級氧化方面的應用063
5.6.1　過硫酸鹽氧化技術063
5.6.2　負載型金屬催化劑在過硫酸鹽氧化方面的應用064
5.7　負載型金屬催化劑在高級氧化方面的改進064
5.7.1　催化劑物理結構的改變064
5.7.2　特定活性組分的形成066
5.7.3　多金屬的協同作用067
5.7.4　拓寬適用pH範圍068
5.7.5　提高氧化劑利用率070
參考文獻072

第6章　負載型金屬催化劑在提高氧化劑利用率上的應用077
6.1　提高氧化劑利用率研究的必要性077
6.2　提高氧化劑利用率催化劑的研究實例077
6.2.1　提高氧化劑利用率催化劑的製備077
6.2.2　提高氧化劑利用率催化劑的性能078
6.2.3　提高氧化劑利用率催化劑的物理結構080
6.2.4　提高氧化劑利用率催化劑的化學組成084
6.2.5　製備條件對催化活性的影響088
6.2.6　反應條件對催化效率的影響091
6.2.7　反應體系氧化劑利用率的計算與評估093
6.2.8　提高氧化劑利用率催化劑的重複利用性095
6.2.9　提高氧化劑利用率催化劑的作用機制097
參考文獻099

第7章　負載型金屬催化劑在原位產生H2O2中的應用105
7.1　原位產生H2O2的研究意義105
7.2　原位產生H2O2催化劑的研究實例106
7.2.1　原位產生H2O2催化劑的製備106
7.2.2　原位產生H2O2催化劑的結構106
7.2.3　原位產生H2O2催化劑的性能113
7.2.4　原位產生H2O2催化劑的穩定性116
7.2.5　原位產生H2O2催化劑的作用機理116
參考文獻119

第8章　負載型金屬催化劑在反應pH拓展上的應用123
8.1　反應pH拓展的必要性123
8.2　反應pH拓展催化劑的設計實例123
8.2.1　反應pH拓展催化劑的設計123
8.2.2　反應pH拓展催化劑的製備124
8.2.3　反應pH拓展催化劑的表徵124
8.2.4　反應pH拓展催化劑的活性131
8.2.5　反應pH拓展催化劑的穩定性133
8.3　反應pH拓展催化劑的作用機制134
8.3.1　反應pH拓展催化劑的協同機制134
8.3.2　反應pH拓展催化劑的電子轉移機制135
參考文獻138

第9章　負載型金屬催化劑在苯酚降解中的應用141
9.1　苯酚及其危害性141
9.2　苯酚降解中負載型金屬催化劑的應用141
9.3　影響負載型金屬催化劑降解苯酚的因素143
9.3.1　負載元素對苯酚降解的影響143
9.3.2　催化劑濃度對苯酚降解的影響144
9.3.3　氧化劑濃度對苯酚降解的影響145
9.3.4　溫度對苯酚降解的影響145
9.3.5　初始pH值對苯酚降解的影響146
9.3.6　無機離子對苯酚降解的影響147
9.4　負載型金屬催化劑降解苯酚的機理148
9.5　負載型金屬催化劑降解苯酚的重複利用性能149
參考文獻150

第10章　負載型金屬催化劑在過硫酸鹽催化中的應用152
10.1　過硫酸鹽催化技術簡介152
10.2　過硫酸鹽活化催化劑的研究實例153
10.2.1　過硫酸鹽活化催化劑的製備153
10.2.2　過硫酸鹽活化催化劑的表徵154
10.2.3　過硫酸鹽活化催化劑的性能157
10.2.4　Al對過硫酸鹽活化催化劑的影響157
10.2.5　焙燒溫度對過硫酸鹽活化催化劑的影響159
10.2.6　催化劑濃度對過硫酸鹽催化效率的影響162
10.2.7　氧化劑濃度對過硫酸鹽催化效率的影響163
10.2.8　溶液pH值對過硫酸鹽催化效率的影響164
10.2.9　無機鹽對過硫酸鹽催化效率的影響167
10.2.10　負載型金屬催化劑在過硫酸鹽活化中的作用機制168
參考文獻170

第11章　負載型金屬催化劑的失活及再生172
11.1　負載型金屬催化劑的失活172
11.1.1　催化劑的失活172
11.1.2　負載型金屬催化劑失活機制172
11.2　負載型金屬催化劑的保護177
11.2.1　預防中毒177
11.2.2　防止燒結178
11.2.3　增強機械性能178
11.3　負載型金屬催化劑的再生179
11.3.1　清洗179
11.3.2　焙燒180
11.4　案例分析180
11.4.1　案例1：負載型金屬催化劑失活180
11.4.2　案例2：負載型金屬催化劑再生183
參考文獻184

第12章　負載型金屬催化劑的替代186
12.1　負載型金屬催化劑替代簡介186
12.2　負載型金屬催化劑替代的研究實例187
12.2.1　負載型金屬催化劑替代物的製備過程188
12.2.2　負載型金屬催化劑替代物的表徵188
12.2.3　負載型金屬催化劑替代物的催化活性191
12.2.4　製備條件對催化活性的影響192
12.2.5　反應條件對催化活性的影響195
12.2.6　活性氧物種的鑒定197
12.2.7　反應體系的適用性200
12.2.8　負載型金屬催化劑替代物的作用機理203
12.2.9　負載型金屬催化劑替代物作用機制差異205
參考文獻207