《一碳化学》

序1

第一章绪论1

一碳的含义与定义1

一碳化学的定义1

一碳化学研究的发展小史1

一碳化学研究的战略意义3

一碳化学研究的发展趋势4

第二章一碳化学理论5

2.1引言5

2.2一碳化学理论要点5

2.3原子价理论的要点5

原子价的电子性6

能量的重要性6

能量曲线7

碳的量子化学8

2.4价健理论的要点10

引言10

Heitler—London方法11

单组态的价键理论13

多组态的价键理论14

CO分子结构及其电子结构15

CO2分子结构及其电子结构17

CH4分子结构及其电子结构17

其它含一碳的分子结构及相关电子结构19

2.5分子轨道理论的要点20

引言20

双原子分子的电子理论20

分子轨道21

LCAO—MO近似22

闭壳层分子的HFR方程23

开壳层分子的HFR方程34

MO的性质45

多Slater行列式波函数的MO理论49

有关HFR方程的一些讨论50

CO异核双原子分子52

含一碳的多原子分子54

2.6MO法和VB法的等价性58

2.7配位场理论的要点60

过渡元素中的d电子61

晶体场62

强场和弱场62

配位场理论63

π成键的本质66

π电子配位体66

CO配位体68

CO和过渡金属配位络合物70

CO的配位与活化73

2.8表面吸附与拓扑学理论的要点73

引言73

表面态和表面位73

表面态和表面位模型73

CO和CH4在相关金属和氧化物表面上吸附的特征76

2.9一碳化学拓扑要点77

引言77

拓扑学的基本知识77

价特征的拓扑结构77

分子和图81

图、矩阵和分子81

拓扑轨道87

拓扑空间88

吸附拓扑理论90

吸附催化拓扑理论94

CO催化活化转化的拓扑行为96

第三章一碳化学中的催化作用简论100

3.1概述100

3.2CO的配位与活化100

CO在金属上配位的形式100

配位的CO氢化的反应102

配位CO和亲电试剂的反应106

利用多中心的活化107

CO活化的途径108

C1-物种的生成113

CO还原的不同形式113

3.3Fischer—Tropsch反应机理的进一步研究115

碳化物机理116

羟碳烯机理118

CO插入机理119

各种机理简评121

3.4本作者提出的新机理122

引言122

合成伯醇的新机理122

与传统的CO还原为甲醇的机理比较122

共吸附复合物124

吸附作用中的各种协同作用124

3.5基于甲醇的合成基础124

引言124

机理126

甲醇同系化机理126

3.6氢甲酰化和羰基化机理128

3.7CO2的配位与活化129

引言129

CO2插入反应机理129

CO2用于合成的机理130

3.8氢氰化作用机理131

引言131

HCN的配位模型131

HCN活化方式132

HCN应用前景133

3.9甲烷化学135

引言135

甲烷的活化机理135

甲烷活化的方式136

烷烃的金属酶活化137

第四章一氧化碳化学141

4.1引言141

4.2氢甲酰化机理141

4.3机理的最新解释142

4.4动力学144

4.5反应条件解析144

温度144

改性催化剂145

总压力145

特殊结构化合物的氢甲酰化146

4.6醇的同系化反应147

引言147

反应机理148

反应条件解析148

特殊结构物质的同系化反应148

同系化反应的未来展望149

4.7一氧化碳加氢150

引言150

甲醇的合成150

乙二醇的合成152

甲烷的合成153

Fischer—Tropsch法合成烃156

基于CO的闭环反应159

第五章一碳化合物的应用与开发162

5.1引言162

5.2取自煤的合成气的生产162

煤气化方法162

取自劣质煤碳的取代天然气（SNG）164

用于生产加工燃料的煤液化气化法165

煤碳化制备液体燃料油和气态烃166

5.3甲烷化方法168

综合特性分析169

5.4合成甲烷和低级烷烃的催化剂170

甲烷化催化剂170

C1—C4烃的合成172

C2—C4烃的合成174

C2—C6烃的合成176

催化剂的回收和再生178

5.5Fischer—Tropsch方法中特殊分子筛催化剂178

概述178

Sasol Synthol方法的改进180

得自合成气的汽油180

合成气转化为富芳烃内含物180

其它方法182

5.6甲醇和乙醇的合成182

催化剂述评182

甲醇生产概述185

乙醇生产概述185

醇混合物185

5.7烯烃和醛生产186

烯烃制备186

醛合成186

5.8多羟基醇的合成190

乙二醇的制备190

催化剂工艺191

5.9其它产品192

双碳原子氧化烃192

其它产品192

5.10取代天然气的合成及其它合成气方法194

取代天然气的合成194

代用管道气的生产195

其它方法196

5.11一碳化学未来的展望197