《能源催化基础》聚焦碳中和导向下传统能源清洁利用与新能源转化的关键问题，系统阐述了能源催化转化过程中的核心理论与技术体系，构建了涵盖催化剂理性设计、多尺度结构调控、先进表征方法及性能评价的知识框架。主要特色体现在：①以“四个面向”为引领，集成传统能源低碳转化与光能、生物质能等新兴领域的前沿案例；②深度融合催化材料设计新策略、反应机理新认知及原位表征技术进展，强化构效关系解析能力；③创新模块化知识体系，嵌入课程思政元素，践行立德树人使命；④拓展知识广度和学术深度，旨在培养学生面向工业场景的催化剂理性设计能力，推动能源催化领域创新人才培养。 全书共7章，分别为绪论，催化剂与催化作用简介，催化剂的制备方法，催化剂的使用，催化剂的性能评价、测定和表征，化石能源转化利用中的催化过程，新能源利用中的催化过程。 本书可作为能源化工、工业催化及相关专业本科生和研究生的教材或教学参考书，亦可供相关工程技术人员阅读参考。

张建波，西北大学教授、博导，能源化工系副主任、国家碳氢资源清洁利用国际科技合作基地副主任，主要从事煤与天然气协同转化利用方面的基础研究工作；主持完成国家自然科学基金项目2项、省部级科研项目6项等研究课题多项，现已发表SCI论文53篇，申请及授权发明专利17件，曾获得陕西省青年科技新星、陕西高校青年杰出人才、教育部自然科学二等奖、陕西石化青年科技突出贡献奖、陕西高等学校科学技术研究优秀成果二等奖等荣誉或奖励。

第1章 绪论 001 1.1 能源的概念与分类 002 1.1.1 能源的定义 002 1.1.2 能源的分类 002 1.1.3 我国的能源结构 003 1.2 能源的转化与利用 004 1.2.1 能源利用的发展历程 004 1.2.2 能源转化中的化工过程 006 1.2.3 能源化工过程的污染与防治 007 1.3 能源转化利用中的催化作用 008 1.3.1 催化学科的发展及重要作用 008 1.3.2 化石能源利用中的催化过程简介 009 1.3.3 新能源利用中的催化过程简介 011 思考题 014 第2章 催化剂与催化作用简介 015 2.1 催化术语和基本概念 015 2.1.1 催化剂和催化作用 015 2.1.2 催化剂的基本特性 016 2.1.3 催化剂的分类 019 2.1.4 催化剂的化学组成 020 2.1.5 工业催化剂的要求 024 2.1.6 三个重要的催化概念 028 2.2 多相催化反应基础 029 2.2.1 研究反应机理与动力学路径的意义 029 2.2.2 多相催化的基本步骤 031 思考题 035 第3章 催化剂的制备方法 036 3.1 常见工业催化剂的制备方法 037 3.1.1 沉淀法 037 3.1.2 浸渍法 045 3.1.3 混合法 050 3.1.4 热熔融法 051 3.1.5 离子交换法 052 3.2 其他典型催化剂制备技术 053 3.2.1 微乳液技术 054 3.2.2 溶胶-凝胶法 054 3.2.3 等离子体技术 055 3.2.4 微波技术 056 3.2.5 超临界流体技术 056 3.2.6 原子层沉积技术 056 3.2.7 冷冻干燥技术 057 3.2.8 膜技术 058 3.2.9 单原子催化技术 059 3.3 催化剂的成型 059 3.3.1 典型的成型方法 060 3.3.2 成型工艺对催化剂性能的影响 062 3.3.3 成型助剂 063 思考题 064 第4章 催化剂的使用 065 4.1 催化剂的装填与开车停车 065 4.1.1 催化剂的筛分与装填 065 4.1.2 开、停车及催化剂钝化 067 4.2 催化剂的活化 068 4.2.1 还原活化 068 4.2.2 硫化活化 070 4.2.3 氧化活化 071 4.3 催化剂的失活 072 4.3.1 中毒 073 4.3.2 积炭 074 4.3.3 烧结 076 4.3.4 活性组分流失 077 4.3.5 形态结构变化 078 4.4 催化剂的再生与回收利用 079 4.4.1 催化剂再生 079 4.4.2 催化剂回收利用 081 4.5 催化剂的判废及性能衰退的一般对策 082 4.5.1 催化剂的判废 082 4.5.2 催化剂性能衰退的一般对策 083 思考题 086 第5章 催化剂的性能评价、测定和表征 087 5.1 催化剂活性测定的基本概念 087 5.2 催化剂活性的测定 088 5.2.1 影响催化剂活性测定的因素 089 5.2.2 测定催化剂活性的方法 091 5.2.3 实验室催化剂活性测定反应器的类型 093 5.3 催化剂的宏观物性及其测定 093 5.3.1 颗粒直径及粒径分布 094 5.3.2 机械强度 095 5.3.3 抗毒稳定性 097 5.3.4 比表面积与孔结构 098 5.4 催化剂微观性质的测定和表征方法 102 5.4.1 气相色谱法 102 5.4.2 热分析法 105 5.4.3 X 射线衍射分析法 108 5.4.4 光谱法 109 5.4.5 显微分析法 111 5.4.6 能谱法 115 5.4.7 核磁共振波谱法 116 5.4.8 穆斯堡尔谱法 117 5.4.9 工作状态下的表征方法 118 思考题 121 第6章 化石能源转化利用中的催化过程 122 6.1 石油炼制中的催化过程 123 6.1.1 催化重整 124 6.1.2 流化催化裂化 129 6.1.3 有机硫的催化脱除 135 6.2 煤催化转化 138 6.2.1 煤直接催化液化 139 6.2.2 煤催化气化 143 6.2.3 煤催化燃烧 149 6.2.4 煤催化热解 151 6.3 天然气催化转化 153 6.3.1 天然气催化重整 154 6.3.2 天然气催化燃烧 160 6.3.3 天然气催化裂解 163 6.3.4 天然气催化转化新进展 167 6.4 污染控制与绿色化学 169 6.4.1 废气的催化净化 170 6.4.2 污水处理过程中的催化作用 178 6.4.3 固废的催化处理技术 182 思考题 185 第7章 新能源利用中的催化过程 186 7.1 生物质的催化转化 186 7.1.1 生物质的热化学转化 186 7.1.2 生物油的催化加氢/脱氧 189 7.1.3 生物质衍生物的催化重整 191 7.2 光催化技术 195 7.2.1 光化学反应与光催化剂简介 196 7.2.2 光催化与环境治理 198 7.2.3 光催化制氢 200 7.3 电催化技术 204 7.3.1 电化学与电催化反应简介 205 7.3.2 电催化与燃料电池 209 7.3.3 电催化水制氢 211 7.3.4 电催化CO2 还原 212 7.4 CO2 资源化利用的催化技术 214 7.4.1 CO2 催化加氢制燃料或化学品 215 7.4.2 CO2 与甲烷的催化反应 216 7.4.3 CO2 光/电催化还原 217 7.4.4 利用CO2 的其他反应 218 思考题 219 参考文献 220