黃金的催化作用-現(xiàn)象 原理 應(yīng)用

前言

　　長(zhǎng)期以來(lái)，黃金一直被視為具有永久價(jià)值的“高貴”金屬，在人類社會(huì)象征著富貴和權(quán)力。決定著黃金具有這種地位的科學(xué)基礎(chǔ)是它的化學(xué)非活潑性和優(yōu)良的可加工性。然而，20世紀(jì)80年代催化領(lǐng)域的一個(gè)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，變革了人們對(duì)于黃金化學(xué)的認(rèn)識(shí)，對(duì)這個(gè)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)概括，就是納米小尺寸金粒子對(duì)于許多化學(xué)反應(yīng)擁有非凡的選擇催化作用，蘊(yùn)藏著廣闊的應(yīng)用開發(fā)潛力。有人甚至認(rèn)為，正是這個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)才導(dǎo)致了納米科技熱潮洶涌。不僅是各種形式的納米金顆粒，溶液中或表面上的金離子也被發(fā)現(xiàn)對(duì)一些反應(yīng)呈現(xiàn)出很好的催化性能。在對(duì)黃金的催化作用積累了20余年的科學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)之后的2006年，在國(guó)際上出現(xiàn)了Catalysis by Gold這樣一本專業(yè)著作似乎應(yīng)是一件很普通的事情，作為催化領(lǐng)域的“淘金者”也許不值得花時(shí)間把它翻譯成中文?！　∥矣行臆嚨谖鍖脰|京先進(jìn)催化科學(xué)與技術(shù)國(guó)際會(huì)議（TOCAT-5，2006年7月）期間結(jié)識(shí)世界黃金協(xié)會(huì)（World Gold Council）的David T．Thompson博士，他告訴我有Catalysis by Gold這樣一本書即將出版。一年后，世界科學(xué)出版社（worldScientific Publishing）希望我為Catalysis by Gold寫個(gè)書評(píng)，向中國(guó)讀者介紹此書。因?yàn)橛兄换ㄥX而擁有此書的“小心眼”，我就答應(yīng)下來(lái)。原版書被特快郵寄到我的辦公室，本在平時(shí)讀書不多的我只好試著讀了起來(lái)，并漸漸地發(fā)現(xiàn)此書不僅適合在催化領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)的研究人員綜合認(rèn)識(shí)金催化劑的特點(diǎn)以及可能的發(fā)展方向，而且還特別適合那些對(duì)催化懷有興趣的初級(jí)研究人員，包括高年級(jí)大學(xué)生和研究生。作者依據(jù)自身在催化科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)功底和研究心得，為有經(jīng)驗(yàn)的讀者提供了審視關(guān)于金催化劑作用特點(diǎn)與發(fā)展?jié)摿Φ南到y(tǒng)性和綜合性的評(píng)述，直到2006年中期的關(guān)乎多相金催化劑研究的所有重要文獻(xiàn)幾乎都在其中。針對(duì)那些希望熟悉或從事催化研究的初級(jí)人員和研究生而撰寫的第1章，是一篇不可多得的以化學(xué)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，教授多相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的綜合材料。也許，只有像GeoffneyC．Bond這樣既長(zhǎng)期教授催化物理化學(xué)和培養(yǎng)催化科學(xué)人才，又在多相催化特別是金屬催化科學(xué)研究領(lǐng)域建樹豐厚的國(guó)際催化界元老，才能表達(dá)得既那樣直接、那樣富于警示，又那樣綜合、那樣精辟、那樣令人回味　　將本書翻譯成中文的動(dòng)議源于我們中的王東輝博士。國(guó)防工業(yè)出版社曾在2005年出版了由她執(zhí)筆編著的《納米金催化劑及其應(yīng)用》一書，她看到這本Catalysis by Gold之后，就想到要出一個(gè)中譯本。她邀請(qǐng)楊緒壯博士翻譯本書后半部分，邀請(qǐng)本人幫助翻譯前面的基礎(chǔ)部分，并作一些審校。

內(nèi)容概要

　　《黃金的催化作用：現(xiàn)象、原理、應(yīng)用》針對(duì)金的性質(zhì)、金催化劑的制備與表征方法以及在眾多化學(xué)反應(yīng)中的催化作用效果進(jìn)行了專門介紹，對(duì)不同反應(yīng)中金催化劑的活性本質(zhì)、催化作用機(jī)理及其應(yīng)用方向進(jìn)行了討論，并對(duì)多相催化研究中的一些非嚴(yán)謹(jǐn)或錯(cuò)誤性習(xí)慣提出了警示。主要內(nèi)容包括催化作用導(dǎo)論、金的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)、小顆粒金的物理性質(zhì)及其表征、負(fù)載型納米金催化劑的制備、簡(jiǎn)單小分子在金上的化學(xué)吸附、水-煤氣變換反應(yīng)、金催化的其他各種反應(yīng)等?！　　饵S金的催化作用：現(xiàn)象、原理、應(yīng)用》可供化學(xué)、化工、材料、催化等專業(yè)的科研人員及工程技術(shù)人員參考，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的參考用書。

書籍目錄

第1章　催化作用導(dǎo)論1.1　催化現(xiàn)象1.2　催化反應(yīng)的活化能1.3　使用多相催化劑的各種方式1.4　認(rèn)識(shí)和理解催化反應(yīng)1.5　金屬的催化活性1.6　雙金屬體系的催化作用參考文獻(xiàn)第2章　金的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)2.1　引言2.2 相對(duì)論效應(yīng)的起源2.3　金及其鄰近元素的化學(xué)比較2.4　金親和鍵（The Aurophilic Bond）2.5　金及其鄰近元素的物理性質(zhì)2.6　含有金的雙金屬體系參考文獻(xiàn)第3章　小顆粒金的物理性質(zhì)及其表征3.1　概況3.2　小顆粒金的制備方法3.3　小顆粒金的表征技術(shù)3.4　物理性質(zhì)隨尺寸變化的規(guī)律3.5　金屬-載體相互作用參考文獻(xiàn)第4章　負(fù)載型納米金催化劑的制備4.1 引言4.2　以氯化物為前體制備負(fù)載型金催化劑4.3　以無(wú)氯化合物為前體制備金催化劑4.4　一些不太常用的制備方法4.5　一些特殊載體上負(fù)載金催化劑的方法4.6　含金的雙金屬負(fù)載型催化劑的制備4.7　熱處理對(duì)金顆粒尺寸的影響4.8　存放條件對(duì)金顆粒尺寸的影響4.9　小結(jié)參考文獻(xiàn)第5章　簡(jiǎn)單小分子在金上的化學(xué)吸附5.1　引言：化學(xué)吸附與催化作用5.2　氧氣和金的相互作用5.3　CO在Au上的化學(xué)吸附5.4　氮氧化物在Au表面的化學(xué)吸附5.5　氫氣以及其他分子在Au表面的化學(xué)吸附致謝附錄：密度泛函理論簡(jiǎn)介參考文獻(xiàn)第6章 一氧化碳氧化6.1　引言6.2　金催化劑對(duì)反應(yīng)條件的敏感性6.3　各種負(fù)載型金催化劑上CO的催化氧化6.4　活性催化劑中金的氧化狀態(tài)6.5　金顆粒尺寸與金屬一載體的相互作用6.6　CO氧化反應(yīng)機(jī)理6.7　回顧與展望參考文獻(xiàn)第7章　氫氣中一氧化碳的選擇氧化7.1　引言：?jiǎn)栴}的由來(lái)7.2　氫氣氧化生成水的反應(yīng)7.3　氫氣中一氧化碳的選擇氧化參考文獻(xiàn)第8章　選擇氧化8.1　引言8.2　烴類的選擇氧化8.3　含氧有機(jī)分子的選擇氧化8.4　醋酸乙烯的合成8.5　過(guò)氧化氫的合成8.6　小結(jié)參考文獻(xiàn)第9章　氫參與的反應(yīng)9.1　引言：氫與金的相互作用9.2　氫氣的反應(yīng)9.3　含不飽和化學(xué)鍵分子的加氫及相關(guān)反應(yīng)9.4　化學(xué)基團(tuán)的選擇性加氫9.5　二氧化碳加氫9.6　脫氫反應(yīng)參考文獻(xiàn)第10章　水-煤氣變換反應(yīng)10.1　引言10.2　用于水一煤氣變換反應(yīng)的金催化劑10.3　金催化劑上水一煤氣變換反應(yīng)的機(jī)理10.4　其他氧化物負(fù)載金催化劑上的反應(yīng)機(jī)理10.5　含金的雙金屬催化劑上的反應(yīng)機(jī)理參考文獻(xiàn)第11章　對(duì)保護(hù)環(huán)境有重要意義的反應(yīng)11.1　引言11.2　機(jī)動(dòng)車尾氣的催化凈化11.3　其他大氣污染物的催化降解11.4　二氧化硫的催化消除11.5　濕式（空氣）催化氧化（CwAO）參考文獻(xiàn)第12章　可溶性與負(fù)載型金化合物的催化作用12.1　金的均相催化作用概述12.2　一些具有高轉(zhuǎn)化數(shù)和轉(zhuǎn)換頻率的反應(yīng)12.3　金化合物用作有機(jī)合成反應(yīng)的催化劑12.4　負(fù)載型金絡(luò)合物催化劑12.5　展望致謝參考文獻(xiàn)第13章　金催化的其他各種反應(yīng)13.1　引言13.2　乙炔的氫氯化反應(yīng)13.3　形成新碳一碳鍵的反應(yīng)13.4　金催化的其他反應(yīng)參考文獻(xiàn)第14章　金催化劑的商業(yè)應(yīng)用14.1　引言14.2　污染和排放控制技術(shù)14.3　化工過(guò)程14.4　燃料電池與氫經(jīng)濟(jì)14.5　傳感器件14.6　一些經(jīng)濟(jì)上的考慮14.7　展望參考文獻(xiàn)索引

章節(jié)摘錄

　　第2章　金的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)　　2．1　引言　　在考慮金的催化能力之前，首先必須清楚金的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。一種最簡(jiǎn)單的方法是將金的物理和化學(xué)性質(zhì)直接羅列出來(lái)，而不嘗試去理解這些性質(zhì)的真正意義。否則，就必須將金的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)與它鄰近的金屬元素特別是在Ⅺ族中位于它前面的元素進(jìn)行比較，并思考金的性質(zhì)在哪些方面有不同，以及為什么會(huì)不同。催化作用是一類化學(xué)現(xiàn)象，其中必須包括在催化劑表面上進(jìn)行的一系列化學(xué)反應(yīng)。在所期望的反應(yīng)能夠發(fā)生之前，反應(yīng)物分子必須先與催化劑表面發(fā)生別的反應(yīng)形成化學(xué)吸附。人們很早就認(rèn)識(shí)到，簡(jiǎn)單分子在金屬表面形成化學(xué)吸附的吸附強(qiáng)度與以其相類似的塊體金屬化合物（如果有的話）的穩(wěn)定性有平行關(guān)系。這種認(rèn)識(shí)既可以是定性的，例如凡是能夠形成氮化物的金屬均能夠化學(xué)吸附氮?dú)?；也可以是定量的，比如氧氣在金屬表面的吸附熱與相應(yīng)金屬氧化物的生成熱成正比關(guān)系。然而，這兩個(gè)相關(guān)量的大小均取決于元素的同一種物理性質(zhì)，即升華（潛）熱，只是還需要考慮所涉及的金屬和吸附原子的電負(fù)性差異進(jìn)行修正。這樣，對(duì)于像氫吸附那樣不存在類似穩(wěn)定（塊體）化合物的吸附體系，就可以方便地根據(jù)所涉及元素的性質(zhì)對(duì)其中的吸附熱進(jìn)行估算。而CO在金屬表面的化學(xué)吸附熱則可以根據(jù)相應(yīng)金屬羰基化合物中M—CO鍵的強(qiáng)度進(jìn)行估算?！　∮捎诨瘜W(xué)吸附是發(fā)生催化作用的前提，因此，金的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)不僅應(yīng)當(dāng)幫助人們判斷金能夠催化什么樣的化學(xué)反應(yīng)，而且甚至可以在一定程度上量化金對(duì)一些反應(yīng)的催化活性。在不同的歷史階段，催化活性常常是先與催化劑的幾何結(jié)構(gòu)、電子構(gòu)型或各種能量參數(shù)相關(guān)聯(lián)。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，金屬催化劑本身的幾何結(jié)構(gòu)與能量參數(shù)等許多性質(zhì)其實(shí)是相互聯(lián)系的。因此，金屬催化劑的催化活性不能歸結(jié)為某種單一的性質(zhì)；反應(yīng)物分子在金屬表面的成鍵方式與鍵合強(qiáng)度，很可能是多種因素協(xié)同作用的結(jié)果。于是，就有必要知道金的所有性質(zhì)?！　　?/pre>








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