《工业催化基础》课程教学大纲

《工业催化基础》课程教学大纲英文名称：BasisofCatalysisinIndustry课程类型：专业课 课程要求：必修 学时/学分：32/2适用专业：化学工程与工艺一、课程性质与任务该课程的主要目的与要求是使学生掌握催化作用的基本规律、了解催化过程的化学本质、熟悉工业催化技术的基本要求和特性，培养学生对与催化剂相关问题的分析能力和解决能力。为培养上述专业的工程技术人才提供坚实的理论基础。二、课程与其他课程的联系本课程是一门多学科综合性很强的专业课，要求学生先修普通化学、分析化学有机化学、物理化学等基础课。由于催化剂在化学工业上应用广泛，有90%以上的化学反应过程都使用催化剂，在学习期间或之后可以安排化工工艺学、化学反应工程课程时，对更好学习和理解这些课程的内容有很大的好处。三、课程教学目标1．学习催化剂和催化作用基础知识和基本理论知识；掌握常催化作用特征；选用合适催化剂的能力；2．了催化剂活化、催化剂的失活及其再生过程，具对工业催化剂评价和使用的能力；3．掌握基本的催化剂设计和研制创新方法，培养学生追求创新的态度和意识；4．熟悉各类催化剂的特点和应用领域，了解各类催化剂的催化理论及其应用以及影响催化作用的因素；5．培养学生的对催化剂的制备、检测和评价的工程实践学习能力，使学生掌握典型的实验方法，获得实验技能的基本训练，具有运用催化原理解决工业催化实际问题的能力；6．了解工业催化的前沿和新发展动向。四、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容教学要求学时教学方式对应课程教学目标1第一章催化作用与催化剂1.1催化作用的特征1.2催化反应和催化剂的分类1.3固体催化剂的组成与结构1.4催化剂的反应性能及要求1.5多相催化反应体系的分析1.掌握催化剂和催化作用定义；2.掌握催化剂的组成和催化作用特征及其应用；3.了解催化剂各组成的作用；4.熟悉对工业催化剂的要求。6讲授讨论1、2、62第二章催化剂的表面吸附与孔内扩散2.1物理吸附与化学吸附2.2化学吸附和化学吸附态2.3吸附平衡与等温方程2.4催化剂的表面积及其测量2.5催化剂孔结构与孔内扩散1.了解多相催化反应步骤；2.了解化学吸附和物理吸附的区别；3.掌握吸附等温方程的建立；4.了解化学吸附对催化剂催化作用的贡献。5.熟悉多相催化的动力学控制和扩散控制的判断与消除。4讲授1、63第三章多相催化反应动力学基础3.1吸附等温方程在多相催化反应动力学中的应用；3.2表面化学反应控制的多相催化反应动力学机理和模型的建立。1.了解表面质量作用定律；2.掌握多相催化反应动力学机理；2.掌握表面化学反应控制的多相催化反应动力学模型的建立；3.掌握吸附等温方程及其在多相催化反应动力学中的应用；2讲授讨论1、64第四章酸碱催化剂及其催化作用4.1酸、碱催化剂的应用及其类型4.2酸、碱定义及酸碱中心的形成4.3固体酸碱性质及其形成4.4酸碱催化作用及其催化机理4.5沸石分子筛催化剂及其催化作用4.6典型剖析1.了解酸催化剂的特点与工业应用；2.了解固体酸、碱的定义及其性质；3.掌握固体酸性质的测定；4.掌握固体酸、碱的成因及催化剂酸性质与催化活性的关系；5.熟悉分子筛的结构，并掌握分子筛的离子交换特性和择形催化特点；6讲授3~55第五章金属催化剂及其催化作用5.1金属催化剂的应用及特性5.2金属催化剂的化学吸附5.3金属催化剂电子因素与催化作用的关系5.4金属催化剂晶体结构与催化作用的关系-5.5负载型金属催化剂及其催化作用5.6金属催化剂及其催化作用5.7典型剖析1.了解导体催化剂的特点与工业应用；2.了解金属（导体）催化剂的能带理论、价键理论和配位场理论；3.了解金属催化剂表面的几何结构及多位吸附模型；4.掌握金属催化剂催化活性的经验规则；4讲授3~56第六章金属氧（硫）化物催化剂及其催化作用6.1过渡金属氧（硫）化物催化剂的应用及氧化物的类型6.2金属氧化物中的缺陷和半导体性质6.3半导体催化剂的化学吸附与半导体电子催化理论6.4过渡金属氧化物催化剂的氧化－还原机理6.5过渡金属氧化物中晶体场的影响6.6过渡金属氧化物催化剂典型催化过程的分析1.了解半导体催化剂的特点与工业应用；2.了解金属氧化物及硫化物（半导体）催化剂的能带结构及其催化活性；3.掌握半导体催化剂活性的调变；4讲授3~57第七章络合催化剂及其催化作用7.1络合催化剂的应用及化学成键作用7.2络合物催化剂的形成与络合物的反应7.3络合空位的形成、反应物的活化和络合催化剂的调变7.4络合催化机理及络合催化实例的分析7.5络合催化剂的固相化及金属原子簇催化剂1.了解络合催化剂的特点与工业应用；2.了解过渡金属离子的化学配位键合类型及络合催化原理；3.掌握络合催化步骤及典型络合催化反应的机理。4讲授3~58第八章工业催化剂的制备、表征与使用8.1催化剂的制备与催化剂的预处理8.2催化剂表征常用方法8.3催化剂的失活与再生1.了解工业催化剂的制备方法；2.掌握工业催化剂使用过程中的失活原因、催化剂的活化及再生方法。3.了解催化剂活性的评价方法；4.掌握固体催化剂的宏观性质及其测试方法。2讲授讨论2~6五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）本课程没有可其他课外教学过程。六、教学方法由于本课程中涉及知识面较宽，所阐述内容较多，最新的科技研究成果也比较丰富，为了引起学生学习的兴趣和加强讲授时的教学效果，本课程采用多媒体课件教学为主的教学方式。由于在讲授过程中加入了大量的工业催化方面的研究成果，提高了学生的学习热情，也为拓宽他们将来的就业渠道打下了一定的基础。在课堂教学中，通过讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段让学生了解催化剂和理解催化原理的基本概念及其在化工生产中的应用。七、考核方式最终成绩由平时成绩（作业、期中测验成绩、出勤情况、课堂表现等）和期末成绩和组成。各部分所占比例如下：平时成绩：50%课堂表现：包括出勤情况、课堂纪律和课堂提问，主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。作业、期中测验成绩：主要考核阶段知识点的掌握程度。期末考试成绩：50%。主要考核化工基本概念、基本原理、基本化工计算以及分析和解决化工问题的能力掌握程度。书面考试形式。题型有选择题、填空题、问答题、综合问题分析题、计算题等。八、教材及参考书目教材：大连理工大学王桂茹主编.催化剂与催化作用.大连理工大学出版社.参考书：1华南理工大学黄仲涛主编.工业催化.化学工业出版社.2天津大学李玉敏主编.工业催化原理.天津大学出版社.3吉林大学李荣生主编.催化作用基础.科学出版社.1990年第2版4吴越编著，催化化学，科学出版社，1995年5高正中编著，实用催化，化学工业出版社，1996年6邓景发编著，催化作用原理导论，吉林科学出版社，1984年7RoelPrins，Chemistryandchemicalengineeringofcatalyticprocesses，Sijthoef&Noordhoff，19808MichaelBowker，Thebasisandapplicationsofheterogeneouscatalysis，OxfordChemistryPrimers,number53，OxfordUniversityPress(1998).9