《Characterization of Catalytic Materials》(第一版)书评
发布时间: 2020-12-18      来源: 图书馆    浏览次数: 123


化学与化工学院  郑珂


概述

Characterization of Catalytic Materials(《催化剂材料的表征》)一书是由Israel E. Wachs主编,11位专家共同完成,包括学术界、石油行业以及国家实验室的人员,于20141月由哈尔滨工业大学出版社出版发行。该书主要介绍了表征和评估催化剂的方法,旨在满足用户在实际应用中对材料表征的需求,重点是表面、界面和薄膜微表征等这些新领域方面的表征方法。

在过去的二十年中,由于表征技术的发展,科学家对催化剂的结构、表面以及性能有了更深入的了解,非均相催化反应也发生了革命性的变化。这些表征方法首次使研究人员能够看到催化剂材料的表面、结构(晶相或非均相)、制备条件以及合成方法对催化材料的影响。

图书的总体构架、体例及内容简介

本书共分为八章,整个内容以催化剂材料的合成、结构和表征方法为核心展开。

第一章介绍了催化材料--块状的金属和合金,由于它们具有高的催化活性,在涉及氢转移和碳氢转换反应中具有广泛的应用。然而大多数催化反应要求催化剂具有大的比表面积以便于反应物和催化剂之间的接触,因此块状的金属和合金也常被用于载体,将金属负载其上,可更好地分散金属活性组分,在催化反应中表现出更好的催化活性。块状的合金、金属制备仅需简单的几个步骤。如粉末合金的制备:将金属盐混合物如氯化物金属盐在氢气氛围或联氨溶液或其他合适的还原介质中还原。为了确保所得的合金是均相的,必须蒸发溶剂,还原温度也必须尽可能低以避免合金的烧结以及比表面积的降低。

催化剂的物化参数和结构可利用如下技术表征。所合成的催化剂材料的成分可用电子探针显微分析测定;晶体结构可用X射线衍射仪(XRD)测定;形貌和微结构可用SEMTEM观察得到;块状金属催化剂的比表面积可由BET方法计算;合金的表面组成可用X射线光电子能谱(XPS)、扫描螺旋微探针(ASM)、紫外线光电子能谱(UPS)、二次离子质谱(SIMS)、离子散射光谱(ISS),这些测试的适用条件不同;程序升温脱附(TPD)的方法可以测试气体与块状金属催化剂之间的相互作用力;振动光谱,如红外光谱(IR)和高分辨电子能量损失光谱(HREELS)可探测吸附表面的结构和键合情况,当红外光谱不能穿透块状合金时,可用漫反射光谱法(DRS);扩展X射线吸收精细结构光谱仪(EXAFS)可用于确定激发原子周围的局部结构参数,如配位数和原子间距离;近边缘X射线吸收精细结构光谱仪(NEXAFS)可以为单晶表面上的吸附物质提供详细的分子信息,如键倾斜角;单晶和金属膜表面结构的确定可利用低能电子衍射(LEED)。

第二章介绍了负载金属的催化剂的4种表征方法,化学吸附、反应研究、X射线衍射和电子显微镜,具体的测试技术在第一章中已有论述,此处不再赘述。

第三章介绍了块状金属氧化物的合成方法、表征技术以及催化性能。金属氧化物的制备方法通常有共沉淀法、前体化合物的热转化、溶胶-凝胶法。第一章中的表征方法同样适用于此。

第四章介绍了负载型金属氧化物催化剂的合成方法、表征技术及其催化性能。负载型金属氧化物催化剂通常是将活性金属组分负载在金属氧化物载体上,第一章中的表征方法同样适用于此。

第五章介绍了块状金属硫化物的合成及其表征。块状金属硫化物在石油和化工行业已经广泛应用,金属硫化物中的过渡金属硫化物(TMS)由于具有很好的耐毒性,被广泛研究。TMS催化剂通常可通过金属盐(氧化物,卤化物等)的直接硫化或含硫前体的分解制备。第一章中的表征方法同样适用于此。

第六章介绍了负载型金属硫化物催化剂的结构和比表面积的测试。负载型金属硫化物催化剂在工业上应用广泛,常通过加氢工艺去除石油中的硫、氮、氧和金属。该催化剂的制备一般采用湿浸渍法。催化剂的表征可用第一章中所介绍的方法。

第七章介绍了沸石和分子筛的结构及其表征技术。由于沸石和分子筛具有良好的水热稳定性、高的比表面积和强酸性,它们可作为吸附剂、离子交换剂、催化剂以及催化剂载体。沸石是由TO4T一般是SiAl)四面体组成的结晶的硅铝酸盐。通过XRD技术测试其晶体结构,高分辨电子显微镜测试(HRTEM)其晶格结构,固态核磁共振光谱(NMR)可用于分子筛中原子配位情况的研究,全自动比表面积孔隙分析仪可用来测试沸石的吸附容量及孔径分布。

第八章介绍了氧化铝柱状黏土的制备方法和表征。氧化铝柱状黏土是新型的微孔酸材料,被广泛应用于许多酸催化反应,如裂化、烷基化和异构化。制备氧化铝柱状粘土的第一步是先制备柱撑剂,然后制备粘土悬浮液,将粘土悬浮液滴入柱撑剂中,离心、干燥。可通过XRD、元素分析、电子显微镜、全自动比表面积孔隙分析仪、TPDNMR对合成的氧化铝柱状粘土催化剂进行表征。

附录中给出了催化剂材料的30种详细表征技术,俄歇电子能谱(AES)、动态二次离子质谱(D-SIMS)、发射电子显微镜(EELS)中的电子能量损失谱、电子顺磁共振/电子自旋共振、电子探针X射线显微分析(EPMA)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、扩展X射线吸收精细结构光谱仪(EXAFS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、高分辨电子能量损失光谱(HREELS)、电感耦合等离子体质谱(ICPMS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、离子散射光谱(ISS)、低能电子衍射(LEED)、穆斯堡尔能谱、中子活化分析(NAA)、中子衍射、物理和化学吸附、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、扫描隧道显微镜(STM)和扫描力显微镜(SFM)、固态核磁共振光谱(NMR)、动态二次离子质谱(Static SIMS)、程序升温脱附(TPD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外线光电子能谱(UPS)、X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线光电子和螺旋电子衍射仪(XRDAED)、X射线光电子能谱仪(XPS)。

书的最后作者列出了关于催化剂材料表征技术的按英文字母顺序排列的索引,以方便读者按照自己的需求去查询。

图书编写特点及评价

该书内容全面,几乎涵盖了所有有关催化剂材料的表征技术。条理清楚,每章的撰写按照催化剂材料的应用、制备和表征来写的。强调实际应用,对后续催化剂材料的制备、性能研究提供了很大的参考价值。本书的编写十分人性化,目录、索引可以帮助读者快速地找到自己需要的内容。

结语

总的来看,这本《催化剂材料的表征》是一本较优秀的教材,有很高的学术和参考价值,在我们编写此领域的教材时值得借鉴。

本书馆藏索书号:TQ426/C469