23化工專業(yè)《工業(yè)催化》教學(xué)大綱田孝鑫.doc

工業(yè)催化教學(xué)大綱課程編碼：0412102602課程名稱：工業(yè)催化學(xué)時(shí)/學(xué)分：24/1.5先修課程：無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝開課教研室：化工教研室一、課程性質(zhì)與任務(wù)1課程性質(zhì)：本課程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)選修課程。2課程任務(wù)：本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握催化作用的基本規(guī)律，了解催化過程的化學(xué)本質(zhì)和熟悉工業(yè)催化技術(shù)的基本要求和特性，為培養(yǎng)化工專業(yè)工程師提供理論基礎(chǔ)服務(wù)。二、課程教學(xué)基本要求通過本課程的教學(xué)，要求學(xué)生對(duì)工業(yè)催化的基本概念和各種工業(yè)催化劑理論、技術(shù)、制備及測(cè)試方法的基本理論有較為系統(tǒng)、深入的理解，能基本掌握工業(yè)催化劑的基本理論和制備及測(cè)試技術(shù)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及將來從事工程技術(shù)工作提供必要的理論基礎(chǔ)。成績(jī)考核形式：期末成績(jī)（閉卷考試）（70%）平時(shí)成績(jī)（作業(yè)、課堂提問等）（30%)。成績(jī)?cè)u(píng)定采用百分制，60分為及格。三、課程教學(xué)內(nèi)容第一章 緒論1.教學(xué)基本要求理解工業(yè)催化劑的發(fā)展簡(jiǎn)史及工業(yè)催化劑的發(fā)展及其對(duì)人類歷史的影響和推動(dòng)；了解催化發(fā)展新領(lǐng)域、工業(yè)催化參考文獻(xiàn)。2.要求學(xué)生掌握的基本概念、理論、技能通過本章教學(xué)，使學(xué)生理解工業(yè)催化劑的發(fā)展簡(jiǎn)史及工業(yè)催化劑的發(fā)展及其對(duì)人類歷史的影響和推動(dòng)；掌握課程的性質(zhì)和任務(wù)、課程的主要內(nèi)容。3.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)是催化劑概述、催化發(fā)展新領(lǐng)域。教學(xué)難點(diǎn)是催化發(fā)展新領(lǐng)域。4.教學(xué)內(nèi)容（1）課程的性質(zhì)和任務(wù)（2）課程的主要內(nèi)容（3）課程的教學(xué)安排（4）工業(yè)催化參考文獻(xiàn)簡(jiǎn)介第二章 催化作用與催化劑1.教學(xué)基本要求了解化工生產(chǎn)對(duì)工業(yè)催化劑的要求；理解均相催化劑的特征；掌握催化作用的定義與特征、催化劑的組成與載體的功能；掌握化工生產(chǎn)對(duì)工業(yè)催化劑的要求；應(yīng)用催化劑的構(gòu)成及主要作用知識(shí)解決化工廠對(duì)催化劑各方面的要求。2.要求學(xué)生掌握的基本概念、理論、技能通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握催化作用的定義與特征、催化劑的組成與載體的功能；掌握化工生產(chǎn)對(duì)工業(yè)催化劑的要求；應(yīng)用催化劑的構(gòu)成及主要作用知識(shí)解決化工廠對(duì)催化劑各方面的要求。3.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)是催化作用的定義與特征，催化劑的組成，載體的功能。教學(xué)難點(diǎn)是化工生產(chǎn)對(duì)工業(yè)催化劑的要求。4.教學(xué)內(nèi)容（1）催化作用的定義與特征主要知識(shí)點(diǎn)：催化劑及催化作用的定義；催化作用的特征。（2）催化劑的組成與功能主要知識(shí)點(diǎn)：催化劑的組成；載體的功能。（3）對(duì)工業(yè)催化劑的要求主要知識(shí)點(diǎn)：化工生產(chǎn)對(duì)工業(yè)催化劑的要求；催化劑活性表示方法；催化劑基本評(píng)價(jià)。（4）均相催化與均相催化劑簡(jiǎn)介主要知識(shí)點(diǎn)：催化劑分類。第三章 吸附作用與多相催化1.教學(xué)基本要求了解分子表面化學(xué)；理解吸附等溫線、金屬表面上的化學(xué)吸附、氧化物表面上的化學(xué)吸附；掌握固體催化劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、多相催化的反應(yīng)步驟；應(yīng)用多相催化反應(yīng)步驟研究氣固相反應(yīng)催化劑的開發(fā)。2.要求學(xué)生掌握的基本概念、理論、技能通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握固體催化劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、多相催化的反應(yīng)步驟；應(yīng)用多相催化反應(yīng)步驟研究氣固相反應(yīng)催化劑的開發(fā)。3.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)是固體催化劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，金屬表面上的化學(xué)吸附，氧化物表面上的化學(xué)吸附。教學(xué)難點(diǎn)是多相催化的反應(yīng)步驟。4.教學(xué)內(nèi)容（1）多相催化劑的反應(yīng)步驟主要知識(shí)點(diǎn)：固體催化劑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；多相催化的反應(yīng)步驟；多相催化反應(yīng)中的物理過程；反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附。（2）吸附等溫線主要知識(shí)點(diǎn)：簡(jiǎn)單的Langmuir吸附等溫線；解離吸附的Langmuir等溫線；非理想的Langmuir吸附；Brunauer-Emmett-Teller吸附等溫式。（3）分子表面化學(xué)主要知識(shí)點(diǎn)：金屬表面上的化學(xué)吸附；氧化物表面上的化學(xué)吸附。第四章 各類催化劑及其催化作用1.教學(xué)基本要求了解金屬簇狀化合物、非晶態(tài)合金、雜多化合物、絡(luò)合物催化劑的催化作用；理解各類催化劑的結(jié)構(gòu)構(gòu)型；掌握酸堿催化劑、非納米分子篩催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、金屬硫化物催化劑的定義、性質(zhì)及催化作用；應(yīng)用各類催化劑的催化特性解決不同化工反應(yīng)對(duì)各類催化劑的需求。2.要求學(xué)生掌握的基本概念、理論、技能通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握酸堿催化劑、非納米分子篩催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、金屬硫化物催化劑的定義、性質(zhì)及催化作用；應(yīng)用各類催化劑的催化特性解決不同化工反應(yīng)對(duì)各類催化劑的需求。3.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)是半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)，酸堿催化劑、分子篩催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、金屬硫化物催化劑的定義、性質(zhì)及催化作用。教學(xué)難點(diǎn)是半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)。4.教學(xué)內(nèi)容（1）酸堿催化劑及其催化作用主要知識(shí)點(diǎn)：酸堿催化劑、酸堿催化劑的分類作用及其應(yīng)用；固體表面酸類型和鑒定；酸堿中心的形成與結(jié)構(gòu)；離子交換樹脂催化劑及其催化作用。（2）分子篩催化劑及其催化作用主要知識(shí)點(diǎn)：沸石分子篩類型及結(jié)構(gòu)；沸石分子篩的性質(zhì)特點(diǎn)；分子篩的離子交換特性；離子交換特性的應(yīng)用；分子篩催化作用。（3）金屬催化劑及其催化作用主要知識(shí)點(diǎn)：金屬催化劑；金屬的能帶模型和“d帶空穴”概念；價(jià)鍵模型；配位場(chǎng)模型(晶體場(chǎng)理論)；金屬催化劑催化活性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則；負(fù)載型金屬催化劑的催化活性；金屬簇狀物催化劑；合金催化劑及其催化作用；非晶態(tài)合金催化劑及其催化作用；金屬膜催化劑。（4）金屬氧化物和硫化物催化劑及其催化作用主要知識(shí)點(diǎn)：金屬氧化物催化劑組成作用和功能、應(yīng)用；金屬硫化物催化劑；半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)及其催化活性；導(dǎo)體催化劑化學(xué)吸附與催化作用；復(fù)合氧化物催化劑的結(jié)構(gòu)；金屬硫化物催化劑及其催化劑作用。（5）絡(luò)合催化劑及其催化作用主要知識(shí)點(diǎn)：絡(luò)合催化劑及其重要特征；絡(luò)合催化應(yīng)用；絡(luò)合催化劑種類；過渡金屬離子的化學(xué)鍵合；絡(luò)合催化劑循環(huán)；配位場(chǎng)的影響；均相絡(luò)合催化劑的固化技術(shù)。第五章 工業(yè)催化劑的制備與使用1.教學(xué)基本要求了解固體催化劑設(shè)計(jì)的新思路、計(jì)算機(jī)輔助催化劑設(shè)計(jì)；理解工業(yè)催化劑的設(shè)計(jì)方法；掌握催化劑的類型設(shè)計(jì)法；應(yīng)用催化劑不同的制備技術(shù)滿足不同化工產(chǎn)品生產(chǎn)用催化劑的需求。2.要求學(xué)生掌握的基本概念、理論、技能通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握催化劑的類型設(shè)計(jì)法；應(yīng)用催化劑不同的制備技術(shù)滿足不同化工產(chǎn)品生產(chǎn)用催化劑的需求。3.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)是工業(yè)催化劑的制備、工業(yè)的催化劑的使用。教學(xué)難點(diǎn)是工業(yè)催化劑的制備。4.教學(xué)內(nèi)容（1）工業(yè)催化劑的制備主要知識(shí)點(diǎn)：工業(yè)催化劑的活性及其影響因素；常用的固體催化劑制造方法；沉淀法制備工業(yè)催化劑、沉淀法的影響因素；均勻沉淀法與共沉淀法；沉淀物的過濾、洗滌、干燥、焙燒、成型和還原操作；沉淀法制備催化劑的案例分析；浸漬法制備工業(yè)催化劑、浸漬法應(yīng)用；混合法制備工業(yè)催化劑；離子交換法制備工業(yè)催化劑；熔融法制備工業(yè)催化劑；催化制備技術(shù)。（2）工業(yè)催化劑的使用主要知識(shí)點(diǎn)：催化劑的使用、失活及再生。第六章 工業(yè)催化劑的活性評(píng)價(jià)與宏觀物性的表征1.教學(xué)基本要求了解催化劑活性的測(cè)定；理解催化劑活性測(cè)試的基本概念；掌握催化劑活性的測(cè)定、催化劑宏觀物性及其測(cè)定、工業(yè)催化劑壽命的評(píng)價(jià)；應(yīng)用宏觀物性測(cè)試評(píng)價(jià)工業(yè)催化劑的各項(xiàng)性能。2.要求學(xué)生掌握的基本概念、理論、技能通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握催化劑活性的測(cè)定、催化劑宏觀物性及其測(cè)定、工業(yè)催化劑壽命的評(píng)價(jià)；應(yīng)用宏觀物性測(cè)試評(píng)價(jià)工業(yè)催化劑的各項(xiàng)性能。3.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)是催化劑活性的測(cè)定、催化劑宏觀物性及其測(cè)定、工業(yè)催化劑壽命的考察。教學(xué)難點(diǎn)是催化劑宏觀物性及其測(cè)定。4.教學(xué)內(nèi)容（1）催化劑活性測(cè)試的基本概念主要知識(shí)點(diǎn)：活性測(cè)試的目標(biāo)；實(shí)驗(yàn)室活性測(cè)試反應(yīng)器的類型及應(yīng)用。（2）催化劑活性的測(cè)定主要知識(shí)點(diǎn)：影響催化劑活性測(cè)試的因素；測(cè)試活性的實(shí)驗(yàn)方法；活性測(cè)試的實(shí)例。（3）催化劑的宏觀物性及其測(cè)定主要知識(shí)點(diǎn)：催化劑的比表面及其測(cè)定；催化劑的孔結(jié)構(gòu)及其測(cè)定；催化劑機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定。4、 學(xué)時(shí)分配表章序內(nèi)容學(xué)時(shí)備注一緒論2二催化作用與催化劑4三吸附作用與多相催化6四各類催化劑及其催化作用6五工業(yè)催化劑的制備與使用4六工業(yè)催化劑的活性評(píng)價(jià)與宏觀物性的表征2合計(jì)24五、教材及參考