《工業催化概論》共分為六章，首先對工業催化的發展歷程進行了概述；然后，對催化的基礎化學體系進行了介紹；隨后，對酸堿催化及配位作用機制、多相催化及其化學基礎、催化劑的制備及催化反應器和催化劑的表征進行了重點介紹。全書內容以工業催化中所涉及的重要理論探討為主，以案例分析為輔。其目的是使讀者能夠通過本書的閱讀和學習，由淺入深地快速進入工業催化的研究領域中。本書內容編排既考慮實用性、創新性及趣味性，又保持科學性及理論構架的完整性，適合多專業、多學科學生使用。
《工業催化概論》可作為應用化學、化學工程與工藝、制藥工程、材料科學與工程等專業本科生的教學用書，也可用作材料與化工類專業研究生的教學用書，還可以作為催化科研人員的參考用書。

龐少峰，男，漢族，西北民族大學化工學院。2017年7月在中國科學院蘭州化學物理研究所獲得物理化學專業博士學位并于當年進入西北民族大學化工學院工作。以*一或通訊作者身份發表SCI研究論文十多篇（TOP級別刊物文章5篇）并參與編寫外文專著一部。目前，承擔及參與國家自然科學基金，甘肅省重點計劃項目、甘肅省青年基金、甘肅省高等學校青年博士基金、中央高校基本科研業務費、西北民族大學引進人才科研項目等。榮獲甘肅省政府科技進步三等獎。受邀擔任Bentham Science科學出版集團大使及學術期刊Journal of Environmental Science and Engineering Technology海外編委。目前，擔任英國皇*家化學會（RSC）旗下全線期刊審稿人，ACS Sustainable Chemistry & Engineering及Chemical Engineering Journal期刊特約審稿人。并于2022年1月評選為國際科學組織Vebleo協會會士。

目前，催化過程占據了現代化學工業過程的80%以上，而工業催化技術所產生的相應經濟總量約占全球GDP總量的20%～30%，工業催化技術的持續發展已成為推動石油化工行業快速發展的核心原動力。隨著“中國制造2025”規劃的深入推進和戰略性新興產業的快速發展，加快新工科建設，積極培養適應戰略性新興產業需要的卓越專業人才，是當前高等教育改革的重要任務。因此，打好催化理論的基礎功底，為我國催化科研領域培養基礎扎實的儲備軍具有重要的意義。由于工業催化所涉及的知識面比較寬泛和龐雜，而一般本科院校針對該類課程通常只有24或36學時。因此，學生在有限的學習時間內往往很難抓住學習重點，進行有的放矢的學習。
基于本書編寫人員多年來在工業催化領域的科研經歷及我院“工業催化”課程十多年的開設歷程，我們在自編講義的基礎上，結合時代發展特色與新工科背景下“工業催化”課程的思政探索與實踐，有選擇性地將新的知識體系及課程思政內容融入授課講義中，編成本書。本書從工業催化的發展歷程引出催化的基礎化學體系，并由此過渡到酸堿催化及配位作用機制和多相催化及其化學基礎，最后對催化劑的制備、催化反應器及催化劑的表征進行了介紹。書中去除了一些晦澀難懂的催化研究理論，并將一些重要的催化理論盡可能地用通俗易懂、簡明扼要的方式進行表述。同時，本書將一些生動有趣的工業催化研究案例與新興發展理論相結合，使讀者能夠在閱讀的過程中加深對學科的了解。此外，本書還將課程思政與催化案例有機結合，希望這種案例穿插、層層遞進的寫作方式，能夠讓讀者對工業催化理論學習實現真正意義上的快速入門及系統化掌握，并持續激發他們學習的熱忱和激情，努力實現個人自身價值和社會價值的協調統一和自覺實踐。
西北民族大學的龐少峰、蘇瓊及西北師范大學的張玉景擔任本書主編，并負責全書的統稿。參加編寫的還有西北民族大學的田雨、郤曉婷、陳奇及王青（參與編寫本書第1章、第3章及第4章），西北師范大學的王繼雪、田霞及楊曉梅（參與編寫本書第2章、第5章及第6章）。西北民族大學的段志英、王瑞娜與西北師范大學的袁航空、邱一峰負責本書內容的校對。最后，由西北民族大學的田雨對書稿格式進行整理及編排。從初稿討論到定稿始終得到我院應用化學教研室及西北師范大學實驗室老師的大力支持，我院陳麗華院長及張平副院長在百忙之中審閱了此稿，并提出諸多寶貴意見。在本書的編寫過程中，參閱了大量國內外有關書籍及期刊，從中獲得很多靈感和思路，在此一并致謝。
由于編者水平有限，加之成稿時間倉促，本書疏漏及不足之處在所難免，希望讀者在閱讀過程中予以批評指正。

編者 于西北民族大學化工學院
2024年4月

第1章緒論1
1.1催化科學的發展史1
1.1.1催化科學的萌芽期1
1.1.2催化科學的起步期2
1.1.3催化科學的發展期2
1.1.4催化科學的新興期3
1.1.5催化科學的未來趨勢4
1.2重要工業催化歷程的發展4
1.2.1硫酸工業4
1.2.2硝酸工業5
1.2.3合成氨工業5
1.2.4煤制烴工業5
1.2.5合成氣制甲醇工業6
1.2.6烯烴聚合工業6
1.3化學工業中的經典均多相催化歷程7
1.3.1均相催化劑（絡合催化劑）7
1.3.2多相催化劑7
1.4新型催化劑的發展8
1.4.1石油工業催化劑8
1.4.2汽車尾氣凈化催化劑8
1.4.3光催化劑9
1.4.4生物催化劑9
1.5催化與諾貝爾獎9
參考文獻10

第2章催化的基礎化學體系1
12.1催化反應和催化劑11
2.1.1催化反應的分類11
2.1.2催化劑的組成14
2.1.3催化劑的分類16
2.1.4化學反應中催化劑的催化作用17
2.2催化劑的催化作用機制18
2.2.1催化反應中底物分子的活化18
2.2.2催化反應中的電子效應19
2.2.3晶體場理論和配位場理論簡介27
2.2.4工業催化過程中的經典催化機理34
2.3催化反應的基本理論構架37
2.3.1催化反應熱力學研究37
2.3.2催化反應動力學研究41
2.4催化劑結構與催化反應的關系43
參考文獻44

第3章酸堿催化及配位作用機制45
3.1酸堿催化的定義45
3.1.1酸和堿的定義45
3.1.2一般酸堿催化反應49
3.1.3特殊酸堿催化反應52
3.1.4酸堿協同催化反應52
3.2配位化合物及其催化反應原理54
3.2.1配位化合物的概念54
3.2.2配位化合物類催化劑61
3.2.3配位化合物催化反應的經典機理63
3.3基于均相催化劑的典型化學過程65
3.3.1幾種典型的均相酸堿催化反應65
3.3.2幾種典型的配合物催化反應69
參考文獻78

第4章多相催化及其化學基礎80
4.1多相催化劑的結構80
4.1.1多相催化劑的晶體結構80
4.1.2多相催化劑與配位化學82
4.1.3催化劑的缺陷類型84
4.1.4催化劑的缺陷設計88
4.2多相催化的吸附行為90
4.2.1吸附類型簡介90
4.2.2吸附等溫線及其測定92
4.2.3氣固多相催化中的吸附與擴散96
4.2.4催化反應中吸/脫附行為分析99
4.3過渡金屬催化劑101
4.3.1過渡金屬催化劑的表面化學鍵及催化作用101
4.3.2過渡金屬催化劑的應用105
參考文獻109

第5章催化劑制備及催化反應器概述110
5.1催化劑制備的化學基礎110
5.1.1多相氧化物類催化劑的制備110
5.1.2催化劑制備中載體的選擇113
5.1.3均相催化劑的設計原理119
5.2催化劑制備的基本原理121
5.2.1沉淀法122
5.2.2溶膠-凝膠法124
5.2.3浸漬法126
5.2.4離子交換法127
5.2.5沉積-沉淀法128
5.2.6其他制備方法129
5.3催化劑的成型及其工業催化反應器129
5.3.1催化劑的成型129
5.3.2工業催化反應器131
參考文獻134

第6章催化劑的表征135
6.1X射線衍射135
6.1.1多晶X射線衍射定義及基本原理136
6.1.2粉末衍射圖的獲取136
6.1.3粉末X射線衍射的應用136
6.1.4多晶X射線衍射在催化研究中的應用138
6.2透射及掃描電子顯微鏡139
6.2.1透射電子顯微鏡（TEM）139
6.2.2掃描電子顯微鏡（SEM）140
6.2.3TEM/SEM的發展趨勢142
6.3紅外光譜技術142
6.3.1紅外光譜的基本原理143
6.3.2紅外光譜的種類143
6.3.3紅外光譜技術在催化研究中的應用144
6.4紫外光譜技術145
6.4.1紫外漫反射光譜工作原理145
6.4.2參照物的選擇145
6.4.3影響紫外漫反射光譜的因素146
6.4.4紫外光譜在催化研究中的應用146
6.5熱分析技術147
6.5.1熱重法（TG）147
6.5.2差熱分析法(DTA)148
6.5.3差示掃描量熱法(DSC)149
6.5.4熱分析聯用技術150
6.5.5熱分析在催化研究中的應用150
6.6拉曼光譜技術151
6.6.1拉曼光譜的基本原理151
6.6.2拉曼光譜的分析方向及特點152
6.6.3新拉曼光譜技術153
6.6.4拉曼光譜在催化研究中的應用154
6.7X射線光電子能譜技術154
6.7.1X射線光電子能譜的基本原理155
6.7.2X射線光電子能譜的特點155
6.7.3X射線光電子能譜法的應用155
6.7.4X射線光電子能譜在催化研究中的應用156
6.8程序升溫表征探索技術157
6.8.1程序升溫脫附（TPD）157
6.8.2程序升溫還原（TPR）159
6.8.3程序升溫氧化（TPO）159
6.8.4程序升溫表面反應（TPSR）160
6.8.5小結161

參考文獻162