沸石分子篩與催化：合成、反應和應用（簡體書）

催化技術是現代石油煉製和石油化工的核心技術，催化劑是催化技術的核心，而沸石和分子篩是大多數石油化工催化劑的重要組成部分。本書共分26章，從理論和應用兩個層面介紹了沸石分子篩的最新研究進展、新技術和新方法，涵蓋了多孔材料領域最近出現了其他新的研究成果，以及在環境保護、污染控制、綠色化學、生物質轉化等領域最新應用成果。
本書適用於從事催化劑研究、設計、開發的技術人員和管理人員閱讀，也可以作為高等院校相關專業師生的教材或參考書。

Jiri Cejka，教授，捷克共和國Heyrovski物理化學研究所高級研究員，捷克駐歐洲沸石協會聯合會委員會代表，捷克化學學會沸石小組主席，捷克化學學會催化小組委員會成員

1 合成機理：晶體生長和成核………………………………………………………………………(1)
1.1 引言……………………………………………………………………………………………(1)
1.2 成核和生長的理論……………………………………………………………………………(2)
1.3 沸石分子篩的成核和成長……………………………………………………………………(7)
1.4 表徵技術………………………………………………………………………………………(10)
1.5 實例研究………………………………………………………………………………………(15)
1.6 結論和展望……………………………………………………………………………………(31)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(33)
2 合成方法…………………………………………………………………………………………(36)
2.1 引言……………………………………………………………………………………………(36)
2.2 磷酸鋁分子篩………………………………………………………………………………(37)
2.3 礦化劑…………………………………………………………………………………………(37)
2.4 幹膠轉換合成………………………………………………………………………………(39)
2.5 低水矽比合成…………………………………………………………………………………(39)
2.6 鍺沸石分子篩………………………………………………………………………………(40)
2.7 同晶型取代……………………………………………………………………………………(41)
2.8 結構導向劑……………………………………………………………………………………(43)
2.9 結構導向劑模擬……………………………………………………………………………(45)
2.10 模板劑的協同作用…………………………………………………………………………(46)
2.11 層狀前體……………………………………………………………………………………(47)
2.12 非水溶劑合成………………………………………………………………………………(49)
2.13 總結和展望…………………………………………………………………………………(51)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(52)
3 離子熱合成沸石分子篩和其他多孔材料………………………………………………………(56)
3.1 引言……………………………………………………………………………………………(56)
3.2 水熱法、溶劑熱法和離子熱合成……………………………………………………………(57)
3.3 離子熱合成磷酸鋁…………………………………………………………………………(58)
3.4 離子熱合成矽基沸石………………………………………………………………………(59)
3.5 離子熱合成金屬有機骨架和配位聚合物…………………………………………………(59)
3.6 常壓離子熱合成……………………………………………………………………………(60)
3.7 陽離子模板、共模板或無模板的作用……………………………………………………(60)
3.8 陰離子的結構誘導作用……………………………………………………………………(62)
3.9 水和礦化劑的作用…………………………………………………………………………(63)
3.10 不穩定的離子液體…………………………………………………………………………(64)
3.11 總結和展望…………………………………………………………………………………(65)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(65)
4 共模板法合成沸石分子篩………………………………………………………………………(67)
4.1 引言……………………………………………………………………………………………(67)
4.2 雙重孔道結構模板…………………………………………………………………………(67)
4.3 磷酸鋁類材料的結晶………………………………………………………………………(71)
4.4 模板劑和造孔劑的共同使用………………………………………………………………(73)
4.5 有機分子和礦化陰離子的協同結構導向作用……………………………………………(73)
4.6 有機分子與水分子的協同導向作用………………………………………………………(74)
4.7 晶體的大小和形態控制……………………………………………………………………(76)
4.8 膜系統………………………………………………………………………………………(76)
4.9 利用共模板實現對微孔材料催化活性的控制……………………………………………(76)
4.10 總結與展望…………………………………………………………………………………(77)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(78)
5 不同形貌的沸石分子篩合成……………………………………………………………………(80)
5.1 引言……………………………………………………………………………………………(80)
5.2 大顆粒分子篩的形貌………………………………………………………………………(80)
5.3 MFI分子篩顆粒形貌的控制(粒徑小於100μm)……………………………………………(84)
5.4 微波合成法下的分子篩晶體形貌…………………………………………………………(87)
5.5 總結與展望…………………………………………………………………………………(92)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(93)
6 沸石分子篩的合成後處理與改性………………………………………………………………(96)
6.1 引言……………………………………………………………………………………………(96)
6.2 分子篩的直接合成法………………………………………………………………………(96)
6.3 沸石分子篩的後處理法與改性……………………………………………………………(97)
6.4 結論與展望…………………………………………………………………………………(103)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(104)
7 沸石分子篩的結構化學………………………………………………………………………(106)
7.1 引言…………………………………………………………………………………………(106)
7.2 以方鈉石籠為例的一些分子篩結構類型………………………………………………(107)
7.3 沸石分子篩結構擴展庫：新結構、新形貌………………………………………………(116)
7.4 結論與展望…………………………………………………………………………………(127)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(128)
8 沸石分子篩中催化反應的振動光譜及相關原位研究………………………………………(131)
8.1 引言…………………………………………………………………………………………(131)
8.2 通過紅外光譜探針分子確定酸性………………………………………………………(132)
8.3 沸石分子篩合成工藝………………………………………………………………………(137)
8.4 基於沸石分子篩的催化反應的選擇………………………………………………………(139)
8.5 紅外微光譜…………………………………………………………………………………(145)
8.6 結語與展望…………………………………………………………………………………(146)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(147)
9 介孔分子篩的物化表徵…………………………………………………………………………(149)
9.1 簡介…………………………………………………………………………………………(149)
9.2 在分子篩中構造介孔/大孔結構的方法…………………………………………………(150)
9.3 介孔分子篩的物化表徵……………………………………………………………………(156)
9.4 總結和展望…………………………………………………………………………………(174)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(175)
10 沸石分子篩中鋁的位置及其結構……………………………………………………………(180)
10.1 背景…………………………………………………………………………………………(180)
10.2 分子篩中的骨架鋁物種…………………………………………………………………(180)
10.3 分子篩中鋁的位置………………………………………………………………………(184)
10.4 總結與展望………………………………………………………………………………(190)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(191)
11 沸石分子篩反應性能的理論化學研究………………………………………………………(193)
11.1 引言…………………………………………………………………………………………(193)
11.2 方法…………………………………………………………………………………………(194)
11.3 分子篩中烴類的活化：色散作用的影響…………………………………………………(197)
11.4 複雜催化反應分子水平上的認識：MTO工藝……………………………………………(202)
11.5 分子識別和限制驅動反應性……………………………………………………………(205)
11.6 分子篩的結構特性：骨架Al分佈和結構以及骨架外陽離子的電荷補償……………(209)
11.7 總結與展望…………………………………………………………………………………(211)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(211)
12 沸石分子篩的傳遞和可達性模型……………………………………………………………(214)
12.1 引言…………………………………………………………………………………………(214)
12.2 分子模型…………………………………………………………………………………(214)
12.3 模擬的方法………………………………………………………………………………(216)
12.4 沸石應用過程的建模……………………………………………………………………(221)
12.5 展望………………………………………………………………………………………(226)
參考文獻………………………………………………………………………………………(226)
13 沸石分子篩中的擴散對催化作用的影響…………………………………………………(230)
13.1 引言…………………………………………………………………………………………(230)
13.2 沸石中擴散和反應的基本概念…………………………………………………………(231)
13.3 沸石中的擴散：面臨的問題………………………………………………………………(235)
13.4 亞晶水平下的孔結構、擴散和活性……………………………………………………(239)
13.5 沸石晶體中傳遞的優化…………………………………………………………………(241)
13.6 綜述和展望………………………………………………………………………………(243)
參考文獻………………………………………………………………………………………(244)
14 沸石的特殊應用………………………………………………………………………………(247)
14.1 引言…………………………………………………………………………………………(247)
14.2 沸石膜……………………………………………………………………………………(247)
14.3 主-客體相互作用…………………………………………………………………………(251)
14.4 醫藥與獸醫藥應用………………………………………………………………………(253)
14.5 其他應用…………………………………………………………………………………(254)
14.6 總結與展望………………………………………………………………………………(256)
參考文獻………………………………………………………………………………………(257)
15 沸石微晶的組織………………………………………………………………………………(261)
15.1 引言…………………………………………………………………………………………(261)
15.2 通過自組裝將沸石微晶組織成功能材料………………………………………………(261)
15.3 通過幹式手工組裝實現沸石的單層組裝………………………………………………(278)
15.4 當前與未來的應用………………………………………………………………………(280)
15.5 總結與展望………………………………………………………………………………(280)
參考文獻………………………………………………………………………………………(282)
16 沸石的工業潛力………………………………………………………………………………(284)
16.1 引言…………………………………………………………………………………………(284)
16.2 沸石在淤漿工藝中的應用………………………………………………………………(284)
16.3 煉油廠產品構成的再平衡………………………………………………………………(288)
16.4 先進的分離技術…………………………………………………………………………(293)
16.5 沸石與環境保護：地下水治理……………………………………………………………(296)
16.6 應用於新興領域的新材料………………………………………………………………(299)
16.7 總結與展望………………………………………………………………………………(307)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(308)
17 催化活性中心：產生與表徵…………………………………………………………………(312)
17.1 引言…………………………………………………………………………………………(312)
17.2 沸石上的酸中心……………………………………………………………………………(312)
17.3 酸中心的表徵………………………………………………………………………………(315)
17.4 堿催化………………………………………………………………………………………(330)
17.5 沸石上堿中心的表徵………………………………………………………………………(331)
17.6 沸石上的金屬簇…………………………………………………………………………(336)
17.7 沸石上金屬簇的表徵……………………………………………………………………(337)
17.8 總結與展望………………………………………………………………………………(339)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(339)
18 裂化與加氫裂化………………………………………………………………………………(346)
18.1 引言………………………………………………………………………………………(346)
18.2 流化催化裂化(FCC)………………………………………………………………………(349)
18.3 加氫裂化…………………………………………………………………………………(356)
18.4 總結與展望………………………………………………………………………………(367)
參考文獻………………………………………………………………………………………(367)
19 石腦油改質和柴油質量升級…………………………………………………………………(372)
19.1 引言…………………………………………………………………………………………(372)
19.2 催化重整…………………………………………………………………………………(374)
19.3 柴油餾分升級：催化脫蠟………………………………………………………………(383)
19.4 總結和展望………………………………………………………………………………(395)
參考文獻………………………………………………………………………………………(396)
20 沸石上芳烴轉換研究的最新發展…………………………………………………………(398)
20.1 引言…………………………………………………………………………………………(398)
20.2 沸石的研究進展…………………………………………………………………………(398)
20.3 甲苯岐化…………………………………………………………………………………(400)
20.4 乙苯岐化…………………………………………………………………………………(403)
20.5 三甲苯岐化與烷基轉移…………………………………………………………………(404)
20.6 芳烴烷基化………………………………………………………………………………(406)
20.7 其他…………………………………………………………………………………………(410)
20.8 總結與展望…………………………………………………………………………………(410)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(412)
21 將天然氣轉化為燃料和化學品的基於微孔和中孔沸石的先進催化劑…………………(414)
21.1 引言…………………………………………………………………………………………(414)
21.2 甲烷直接轉化………………………………………………………………………………(416)
21.3 合成氣轉化工藝……………………………………………………………………………(421)
21.4 總結和展望………………………………………………………………………………(433)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(435)
22 甲醇制烯烴和甲醇制汽油……………………………………………………………………(438)
22.1 引言…………………………………………………………………………………………(438)
22.2 MTO和MTC的反應機理和動力學………………………………………………………(440)
22.3 甲醇制烯烴………………………………………………………………………………(445)
22.4 甲醇制汽油………………………………………………………………………………(448)
22.5 甲醇制丙烯(MTP)…………………………………………………………………………(449)
22.6 TIGAS工藝…………………………………………………………………………………(449)
22.7 美孚公司的烯烴制汽油和餾分工藝(MOGD)……………………………………………(450)
22.8 總結和展望………………………………………………………………………………(451)
22.9 展望………………………………………………………………………………………(452)
參考文獻………………………………………………………………………………………(452)
23 用於催化氧化反應的分子篩中的金屬……………………………………………………(454)
23.1 引言…………………………………………………………………………………………(454)
23.2 含鈦沸石…………………………………………………………………………………(455)
23.3 其他含金屬的沸石………………………………………………………………………(470)
23.4 結論………………………………………………………………………………………(470)
參考文獻…………………………………………………………………………………………(471)
24 沸石環保催化劑………………………………………………………………………………(474)
24.1 引言………………………………………………………………………………………(474)
24.2 機遇與問題一瞥…………………………………………………………………………(474)
24.3 應用領域…………………………………………………………………………………(481)
24.4 總結與展望………………………………………………………………………………(490)
參考文獻………………………………………………………………………………………(491)
25 沸石催化劑在精細化學品合成中的應用…………………………………………………(494)
25.1 前言………………………………………………………………………………………(494)
25.2 酸催化反應………………………………………………………………………………(494)
25.3 堿催化反應………………………………………………………………………………(518)
25.4 總結和展望………………………………………………………………………………(526)
參考文獻………………………………………………………………………………………(526)
26 沸石和分子篩在燃料電池中的應用………………………………………………………(531)
26.1 序言………………………………………………………………………………………(531)
26.2 沸石在電解質膜中的應用………………………………………………………………(531)
26.3 沸石催化劑………………………………………………………………………………(539)
26.4 沸石和分子篩在燃料處理中的作用……………………………………………………(540)
26.5 總結和展望………………………………………………………………………………(545)
參考文獻………………………………………………………………………………………(545)