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第1章 绪论1

1.1 纳米技术简介1

1.1.1 科技革命简史1

1.1.2 纳米技术背景4

1.1.3 纳米技术分类7

1.1.4 纳米技术与纳米结构9

1.2 分子纳米技术简介12

1.2.1 电子显微镜12

1.2.2 纳米自组装技术20

1.3 纳米催化技术简介24

参考文献27

第2章 纳米尺度催化材料28

2.1 纳米尺度材料表面效应28

2.1.1 纳米尺度材料的形貌特点28

2.1.2 纳米尺度材料的分散与烧结现象30

2.1.3 纳米尺度材料的吸附特性32

2.1.4 纳米尺度材料的表面效应33

2.1.5 纳米尺度粒子的酸碱性37

2.2 超细金属催化材料37

2.2.1 超细贵金属催化剂38

2.2.2 超细过渡金属催化剂43

2.2.3 担载型超细贵金属催化剂45

2.2.4 担载型超细过渡金属催化剂51

2.3 过渡金属氧化物超细催化剂58

2.3.1 前过渡金属氧化物超细粒子催化剂59

2.3.2 后过渡金属氧化物超细催化剂66

2.3.3 主族金属氧化物超细催化剂70

2.3.4 稀土氧化物超细催化剂80

2.3.5 过渡金属复合氧化物超细催化剂82

2.4 超细分子筛催化剂83

2.4.1 分子筛简介83

2.4.2 纳米尺度超细分子筛定义91

2.4.3 纳米超细分子筛性能特点93

2.4.4 纳米超细分子筛的应用99

2.5 纳米膜催化剂105

2.5.1 Pd金属膜催化剂106

2.5.2 分子筛膜催化剂111

2.6 纳米生物催化剂118

2.6.1 纳米生物学118

2.6.2 生物催化广义定义121

2.6.3 生物催化理论125

2.6.4 酶的结构、性能与催化应用129

参考文献144

3.1 担载型超细金属催化剂154

第3章 纳米结构催化材料154

3.1.1 担载型纳米金属粒子结构催化剂155

3.1.2 嵌入型纳米金属粒子结构催化剂163

3.2 担载型金属氧化物超细催化剂173

3.2.1 担载型金属氧化物超细催化剂174

3.2.2 薄膜型金属氧化物超细催化剂179

3.2.3 其他结构型金属氧化物催化剂183

3.3 纳米微孔结构分子筛191

3.3.1 分子筛结构简介191

3.3.2 分子筛的结构与性能194

3.3.3 分子筛催化作用202

3.4 纳米介孔结构分子筛213

3.4.1 介孔分子筛（MMS）催化剂的结构设计215

3.4.2 担载型过渡金属MMS基催化剂216

3.4.3 担载型金属氧化物223

3.4.4 介孔分子筛酸性催化剂229

3.4.5 碱性催化剂234

3.4.6 氧化还原催化剂234

3.4.7 MCM-41锚定的金属簇催化剂237

3.5 Raney骨架金属催化剂242

3.5.1 RaneyNi催化剂244

3.5.2 RaneyCo催化剂249

3.5.3 RaneyCu-Zn催化剂251

参考文献253

第4章 纳米尺度催化剂合成技术268

4.1 纳米金属、金属合金催化剂的化学合成268

4.1.1 物理制备法269

4.1.2 化学合成法278

4.2 纳米粒度氧化物催化剂的合成295

4.2.1 溶胶－凝胶法296

4.2.2 热分解法305

4.2.3 （共）沉淀法305

4.2.4 模板剂法308

4.2.5 水热合成法309

4.2.6 水解法312

4.2.7 气相氧化法316

4.2.8 其他方法318

4.3 纳米粒度微孔分子筛的合成325

4.3.1 分子筛超细化途径328

4.3.2 超细分子筛晶化机理331

4.3.3 超细分子筛合成方法333

4.3.4 分子筛合成影响因素343

4.3.5 一些超细分子筛的合成347

参考文献352

5.1 担载型超细金属催化剂合成366

第5章 纳米结构催化剂合成技术366

5.1.1 担载型纳米金属粒子结构催化剂367

5.1.2 嵌入型纳米金属粒子结构催化剂379

5.2 担载型金属氧化物超细催化剂386

5.2.1 原位合成法386

5.2.2 原位反应固定法388

5.2.3 气相沉积法389

5.2.4 金属纳米粒子直接氧化法391

5.2.5 溶胶－凝胶法393

5.3 纳米介孔分子筛的合成394

5.3.1 阳离子表面活性剂法396

5.3.2 非离子表面活性剂法403

5.3.3 阴离子表面活性剂法407

5.3.4 非硅型纳米介孔分子筛408

5.4 过渡金属氧化物介孔分子筛的合成415

5.4.1 TiO2介孔分子筛的合成415

5.4.2 介孔二氧化锆的合成419

5.5 纳米结构材料的气相合成424

5.5.1 经典的气相合成技术425

5.5.2 物理气相沉积法（PVD）426

5.5.3 化学气相沉积法（CVD）428

参考文献430

6.1.1 简介442

第6章 纳米催化剂表征技术442

6.1 纳米催化剂表征技术简介442

6.1.2 催化剂粒度及其粒度分布的测试445

6.2 纳米催化剂体相表征技术453

6.2.1 X－射线衍射（XRD）法454

6.2.2 外延X－射线吸收精细结构（EXAFS）456

6.3 纳米催化剂表面表征技术462

6.3.1 表面活性中间体464

6.3.2 介稳态表面中间体的检测469

6.3.3 表面反应过程470

6.3.4 纳米催化作用475

6.4.1 纳米介孔分子筛的表征478

6.3.5 原子水平上表面化学反应的人工操纵与理论计算478

6.4 纳米结构催化剂表征技术478

6.4.2 胶囊型纳米结构催化剂的表征483

6.4.3 M-MCM-41介孔分子筛的表征485

6.4.4 复合分子筛纳米结构材料488

6.5 生物酶结构催化剂的表征491

6.5.1 酶结构与功能491

6.5.2 酶催化反应机理495

参考文献497

7.1 催化剂设计概论506

第7章 纳米催化剂设计506

7.2 担载型多相纳米结构催化剂分子设计508

7.3 模板剂用于纳米结构催化剂设计512

7.3.1 催化剂设计模型——酶513

7.3.2 催化剂设计模型——催化抗体515

7.3.3 植入型高分子纳米结构催化剂517

7.3.4 植入型金属氧化物521

7.3.5 模板型介孔分子筛522

7.4 选择性氧化还原纳米结构催化剂设计524

7.4.1 环己烷部分氧化制取己二酸527

7.4.2 正己烷选择性氧化制备己二酸529

7.4.3 对二甲苯的选择性氧化531

7.4.4 环己酮催化氧化制己内酰胺（ε-caprolactam）532

7.4.5 担载型双金属纳米粒子催化剂设计533

7.4.6 手性加氢催化剂设计536

7.5 催化剂组合化学设计法539

7.5.1 组合计算机化学法计算方法与模型539

7.5.2 M-ZSM-5分子筛催化剂上NO的吸附540

7.5.3 高抗水性NOx催化还原催化剂的设计543

7.6 担载型过渡金属纳米结构催化剂分子设计546

7.6.1 选择性氧化催化剂的分子设计546

7.6.2 Heck反应催化剂设计549

7.6.3 加氢甲酰化反应催化剂设计551

7.7 纳米工业催化剂设计552

参考文献553

第8章 纳米催化技术展望559

8.1 能源领域的应用559

8.1.1 能源及其结构559

8.1.2 二氧化碳的排放与国际能源需求560

8.1.3 催化剂的机遇与挑战562

8.1.4 CeO2纳米催化剂上的水汽转移反应563

8.1.5 催化裂化多产液化石油气体（LPG）、柴油催化剂565

8.2.1 概述567

8.2 化工领域的应用展望567

8.2.2 精细化学品的环境友好生产569

8.3 环境领域的应用展望571

8.3.1 温室气体减排571

8.3.2 汽车尾气净化582

8.3.3 废水处理593

8.4 生物技术领域的应用展望594

8.4.1 酶催化工业技术595

8.4.2 生物传感器领域的应用600

参考文献602