催化与材料化学研究生教学丛书 现代催化研究方法新编 下
作者：辛勤，罗孟飞，徐杰 主编
出版时间： 2018年版
丛编项： 催化与材料化学研究生教学丛书
内容简介
本书在《现代催化研究方法》一书的基础上，根据催化与材料科学技术迅速发展的现状，及时充实新内容、扩大新领域，以“新编版”呈现。本书更注重新技术、新原理的引入和与生产实践相关联的实用性，并增加了能源科技等相关新领域的介绍。全书共分上、下两册。上册包括：物理吸附和催化剂的宏观物性测定、透射电子显微镜、热分析方法、多晶X射线衍射分析、化学吸附和程序升温技术、催化过程的拉曼光谱方法、原位红外光谱方法；下册包括：核磁共振方法、表面分析技术基础、多相催化反应动力学、电化学催化研究方法、扫描探针显微镜与纳米光谱技术。
目录
目录
丛书序
序
《现代催化研究方法》前言
第1章 物理吸附和催化剂的宏观物性测定 1
1.1 吸附与物理吸附 3
1.1.1 固气表面上的吸附 3
1.1.2 物理吸附的理论模型 12
1.2 催化剂的宏观物性测定 32
1.2.1 表面积 32
1.2.2 孔容和孔尺寸分布 43
1.2.3 颗粒度测定 61
1.2.4 密度测定 75
1.2.5 催化剂机械强度的测定 78
参考文献 80
第2章 透射电子显微镜 85
2.1 透射电子显微镜简介 88
2.1.1 电子枪 89
2.1.2 照明系统 90
2.1.3 物镜 91
2.1.4 中间镜和投影镜 93
2.1.5 记录系统 93
2.2 电子衍射和成像 94
2.2.1 电子物质相互作用 94
2.2.2 电子衍射 95
2.2.3 透射电子显微镜成像 101
2.3 扫描透射电子显微镜 110
2.4 分析电子显微镜 113
2.4.1 X射线能谱 113
2.4.2 电子能量损失谱 117
2.5 电子显微镜中样品的辐射损伤 119
2.6 电子显微镜在多相催化中的应用 121
2.6.1 试样的制备 122
2.6.2 催化剂粒子大小分布 122
2.6.3 金属纳米颗粒的原子结构 124
2.6.4 二元金属粒子的化学组分和结构 128
2.6.5 金属载体相互作用 131
2.6.6 催化剂表面结构 136
2.6.7 过渡族金属氧化物催化剂 140
2.6.8 电子能量损失谱在研究催化材料中的应用 143
2.7 新型透射电镜 147
2.7.1 球差修正的透射电镜/扫描透射电镜 147
2.7.2 高能量分辨率扫描透射电子显微镜 149
2.7.3 三维电子显微术 151
2.7.4 电子全息成像 154
2.7.5 原位环境透射电子显微镜 154
2.8 透射电子显微镜的局限性及注意事项 160
2.9 结束语 162
参考文献 163
第3章 热分析方法 169
3.1 热分析的分类 171
3.2 几种常用的热分析技术 174
3.2.1 热重法 174
3.2.2 差热分析 175
3.2.3 差示扫描量热法 177
3.2.4 温度调制式差示扫描量热法 178
3.3 热分析动力学简介 180
3.4 热分析在催化研究中的应用 181
3.4.1 催化剂性能方面的研究 182
3.4.2 动力学研究 190
3.4.3 纯硅分子筛结构的热力学研究 193
3.4.4 在储氢、制氢领域中的应用 194
3.5 热分析联用技术 201
3.5.1 热重分析与FTIR光谱仪联用（TG-IR）技术 201
3.5.2 热重分析与质谱仪联用（TG-MS）技术 203
3.5.3 热重-红外-质谱联用（TG-IR-MS）技术 205
3.5.4 X射线吸收精细结构谱-差示扫描量热联用（XAFS-DSC）技术 207
3.5.5 X射线衍射-差示扫描量热联用（XRD-DSC）技术 208
3.6 热分析实验技巧 209
3.6.1 升温速率的影响 209
3.6.2 样品用量的控制 209
3.6.3 气氛的选择 209
3.6.4 坩埚加盖与否的选择 210
3.6.5 DSC基线 211
3.7 结束语 212
符号说明 212
参考文献 215
第4章 多晶X射线衍射分析 219
4.1 晶体学基础：周期性与对称性 222
4.1.1 晶体的空间点阵与周期性 222
4.1.2 晶体的对称性 223
4.1.3 晶面与晶面符号，晶面指标与衍射指标 232
4.2 X射线的性质及其与物质的作用 234
4.2.1 X射线谱：连续谱和特征谱 234
4.2.2 X射线与物质的相互作用 235
4.2.3 K吸收、二次荧光与X射线的单色化 236
4.3 衍射的几何原理：倒易空间与衍射方法 238
4.3.1 倒易格子与正格子的关系 238
4.3.2 倒易点阵的应用：X射线衍射原理 239
4.3.3 衍射方法与衍射数据的获得 242
4.4 晶体对X射线的衍射 244
4.4.1 衍射峰的位置与晶面间距 244
4.4.2 多晶X射线衍射峰的强度 245
4.4.3 原子的散射因子与晶体的结构因子 247
4.4.4 衍射的系统消光 250
4.5 X射线衍射物相鉴定与相定量分析 254
4.5.1 X射线衍射物相定性分析 254
4.5.2 X射线衍射物相定量分析 258
4.6 衍射图的指标化 264
4.6.1 立方晶系指标化方法：解析法 265
4.6.2 Hesse-Lipson解析法 266
4.6.3 常见指标化程序原理和方法 267
4.6.4 指标化结果的判断：品质因子 268
4.7 衍射峰的宽化与Scherrer方程 270
4.7.1 Scherrer方程：物理意义与数学表达 270
4.7.2 衍射峰分析与Scherrer方程应用 274
4.8 多晶X射线衍射结构分析的重要方法——Rietveld法 278
4.8.1 Rietveld方法的基本原理 279
4.8.2 峰性拟合 283
4.9 多晶X射线衍射数据分析数例 284
4.9.1 晶胞参数的精修 284
4.9.2 催化材料物相的确认与相定量 286
4.9.3 ZnO晶粒大小分析 287
4.9.4 已知沸石及其修饰结构的解析与精修 289
4.9.5 新型沸石的合成与结构解析：从RUB-39到RUB-41 293
4.10 Debye方法简介与低维材料散射图的模拟 295
4.10.1 有序-无序结构X射线散射原理 295
4.10.2 （拟）薄水铝石散射/衍射图的模拟与结构分析 296
4.10.3 二硫化钼散射/衍射图的模拟与结构分析 297
参考文献 299
第5章 化学吸附和程序升温技术 301
5.1 化学吸附的基本原理 304
5.1.1 化学吸附过程简单的热力学讨论 304
5.1.2 吸附速率 305
5.1.3 脱附速率 306
5.2 化学吸附的基本规律——三种模型的吸附等温式 307
5.2.1 Langmuir吸附等温式 307
5.2.2 Freundlich吸附等温式 308
5.2.3 Temkin吸附等温式 309
5.3 动态分析方法理论 310
5.3.1 程序升温脱附基本原理 311
5.3.2 TPD实验装置和谱图定性分析 312
5.3.3 TPD过程中动力学参数的确定 313
5.3.4 还原过程基本原理 316
5.3.5 程序升温氧化原理 319
5.3.6 程序升温表面反应 320
5.4 TPD技术在催化剂表面酸碱性和氧化还原性能研究中的应用 320
5.4.1 NH3、C2H4和1-C4H8 TPD研究含硼分子筛的酸性质 320
5.4.2 脱铝MCM-49分子筛的结构、酸性及苯与丙烯液相烷基化催化性能 324
5.4.3 掺Ag对氧化锰八面体分子筛催化CO氧化性能的影响 325
5.5 TPR、TPO技术在催化剂氧化还原性能研究中的应用 327
5.5.1 CuO-CeO2催化剂中CuO物种的确认 327
5.5.2 Ce-Ti-O固溶体的氧化还原性能表征 329
5.5.3 PdO/CeO2催化剂的还原性能 332
5.5.4 V2O5/TiO2催化剂的氧化还原性能研究 334
5.5.5 钴/氧化铝催化剂表面积炭研究 335
5.5.6 H2-TPR过程中的一些定性及定量方法 336
5.6 TPSR技术在催化剂机理研究中的应用 338
5.7 总结 340
参考文献 340
第6章 催化过程的拉曼光谱方法 343
6.1 拉曼光谱原理简述 345
6.1.1 拉曼效应 345
6.1.2 拉曼光谱的基本理论 346
6.1.3 荧光的发生机制 350
6.2 拉曼光谱实验技术的发展 350
6.2.1 激光光源 351
6.2.2 外光路系统 352
6.2.3 样品池 353
6.2.4 光谱仪 354
6.2.5 检测和记录系统 355
6.3 拉曼光谱在催化研究领域中的应用 355
6.3.1 金属氧化物催化剂 356
6.3.2 负载型金属氧化物催化剂 357
6.3.3 负载型金属硫化物 362
6.3.4 分子筛 363
6.3.5 表面吸附研究 369
6.3.6 原位反应研究 371
6.4 紫外拉曼光谱仪在催化材料中的应用研究 373
6.4.1 传统拉曼光谱遇到的困难和解决方法 373
6.4.2 共振拉曼光谱 375
6.4.3 傅里叶变换拉曼光谱 377
6.4.4 表面增强拉曼光谱 378
6.4.5 共焦显微拉曼光谱 379
6.4.6 紫外拉曼光谱 382
6.5 展望 402
参考文献 403
第7章 原位红外光谱方法 413
7.1 红外光谱的基本原理和获取原位红外光谱的方法 417
7.1.1 透射红外吸收光谱 417
7.1.2 漫反射红外光谱 427
7.1.3 红外发射光谱 429
7.1.4 衰减全反射红外光谱 431
7.1.5 红外合频技术用于催化剂表征研究 434
7.1.6 时间分辨红外光谱 436
7.1.7 近场光学红外光谱 440
7.1.8 原位及operando红外光谱技术 441
7.2 吸附分子的特征和它的红外光谱诠释 443
7.3 红外光谱应用于金属催化剂表征 448
7.3.1 催化剂表面组成的测定 449
7.3.2 几何效应和电子效应的研究 452
7.3.3 吸附分子相互作用研究 456
7.4 红外光谱方法应用于氧化物、分子筛催化剂的表征研究 459
7.4.1 体相氧化物的结构和活性相研究 459
7.4.2 表面羟基的研究 465
7.4.3 固体表面酸性的测定 473
7.4.4 氧化物表面氧物种研究和低碳烃的活化 483
7.4.5 室温下甲烷在Zn/ZSM-5上吸附、活化、反应研究 486
7.5 加氢精制催化剂活性相和助剂作用研究（硫化物催化剂） 489
7.5.1 MoO3/Al2O3的表面结构及状态 490
7.5.2 Co对Mo/Al2O3表面状态的影响 491
7.5.3 WO3/Al2O3的表面结构及状态 492
7.5.4 加氢脱硫（HDS）催化剂活性相研究 493
7.6 原位红外光谱应用于反应机理的研究 498
7.6.1 HCOOH在Al2O3（ZnO）催化剂上的分解机理 498
7.6.2 利用DRIFT和TPSR技术研究甲醇的合成 501
7.6.3
