《工業(yè)催化》課程教學大綱

《工業(yè)催化》課程教學大綱

課程名稱工業(yè)催化英文名稱IndustrialCatalysis課程編碼180520065課程類型專業(yè)選修課程課程級別專業(yè)課程學分數(shù)2先修課程無機化學、有機化學、物理化學、化工原理學時數(shù)32其中實驗學時

其中實踐學時

適用范圍化學工程與工藝專業(yè)制定單位化學化工學院

一、教學大綱說明（一）課程的性質、地位、作用和任務催化劑是現(xiàn)代化工的核心技術，掌握工業(yè)催化的相關技能對于促進化工技術的升級換代、培養(yǎng)高水平的化工人才具有十分重要的作用?！豆I(yè)催化》是化學工程與工藝專業(yè)的選修課。本課程主要介紹工業(yè)催化技術的應用以及催化劑設計、制備、表征的一般知識和規(guī)律，著重討論在科研和生產中應用得最為廣泛的有關催化劑的制備、表征、反應及其作用機理，介紹催化劑結構與性質之間的關系，從微觀的角度探討催化劑組成、比例及表面層原子、分子及離子的位置、運動以及構型與催化劑性能的關系。通過本課程的學習使同學們系統(tǒng)地掌握工業(yè)催化的基本概念、基本原理、基本方法及技巧，為培養(yǎng)化工專業(yè)技術人才提供堅實的理論基礎。（二）課程教學目標及其與本專業(yè)畢業(yè)要求的對應關系序號課程教學目標畢業(yè)要求1能應用本課程中所學的基本理論和方法，配合課程設計和畢業(yè)設計等實踐教學環(huán)節(jié)，解決工業(yè)催化劑制備與應用過程中的問題，提出解決工業(yè)催化過程中的問題和可行性設計方案。畢業(yè)要求1：問題分析指標2-5理解化學工程的基礎理論和基本分析方法，并能通過分析文獻，認識到解決復雜化工工程問題有多種方案可選擇，并能優(yōu)選解決方案。指標點2-7能運用有關化工工程的基礎理論和基本方法正確表達一個復雜工程問題的解決方案，并運用基本原理，分析過程的影響因素，證實解決方案的合理性。

2能夠將數(shù)學、物理、化工原理等方面的知識運用于工業(yè)催化劑的制備與工業(yè)催化反應的工程應用，掌握工業(yè)催化的經(jīng)典理論、原理、方法和技術，了解催化劑結構與性能的內在聯(lián)系。畢業(yè)要求10：工程知識指標點1-7掌握化工控制、化工設備等工程技術類專業(yè)知識，能夠應用有關知識提出解決復雜環(huán)境工程問題的可行性方案。

3能夠針對具體催化反應，提出催化劑的制備與催化反應的工程技術方案，能夠進行工業(yè)催化劑制備、工藝設計、設備選型、研究開發(fā)和運行管理。畢業(yè)要求12：設計/開發(fā)解決方案指標點3-2能夠分析并優(yōu)選出合理可行的化工工程技術、工藝、設備方案。（三）課程教學方法與手段本課程以課堂講授為主，并開展小組課堂討論、小測驗相結合的教學模式，課堂講授為多媒體教學與傳統(tǒng)教學結合的講授方式，課堂討論為基于課程內容的重點和難點分組展開分析和討論，同時輔以課堂上講解例題和作業(yè)、課后布置一定數(shù)量的習題，以強化對關鍵知識的掌握。（四）課程與其它課程的聯(lián)系要有較好的化學化工方面的基礎知識，才能更好地理解本課程的相關知識點，所以本課程是在學完無機化學、有機化學、物理化學、化工原理的基本課程的基礎上開設的，要求學生較好地用以上課程的基礎知識來理解工業(yè)催化的基本概念、原理和方法，準確理解工業(yè)催化的難點，掌握工業(yè)催化的特點，并能用工業(yè)催化的基本知識去進一步理解工業(yè)催化過程，將這些知識運用到工業(yè)生產和科學研究之中。（五）教材與教學參考書教材：黃仲濤，耿建銘，《工業(yè)催化》（第二版，高等學校“十一五”規(guī)劃教材），化學工業(yè)出版社，2006年。教學參考書：1、唐曉東，王豪，汪芳，《工業(yè)催化》（高等學校規(guī)劃教材），化學工業(yè)出版社，2010年。2、金杏妹，《工業(yè)應用催化劑》，華東理工大學出版社，2004年。3、王尚弟、孫俊全，《催化劑工程導論》，化學工業(yè)出版社，2001年。

二、課程的教學內容、重點和難點第一章催化作用與催化劑（含緒論）

教學要求：講述催化作用的定義與特征；催化劑的組成與功能；了解工業(yè)催化劑的特點。教學內容：緒論主要介紹課程的性質和任務、課程的主要內容和教學安排。第一章主要講述催化作用的定義與特征、催化劑的組成與功能、工業(yè)催化劑的特點。并簡要介紹均相催化與均相催化劑。要求一般理解與掌握的內容有：催化作用的定義與特征、催化劑的組成與功能、工業(yè)催化劑的特點。教學重點：催化作用的定義與特征。教學難點：催化劑的組成與功能。

第二章

吸附作用與多相催化教學要求：掌握多相催化的反應步驟；理解內擴散和外擴散效應；消除內、外擴散效應的途徑。教學內容：本部分共5小節(jié)，主要講述多相催化的反應步驟、吸附等溫線、金屬表面上的化學吸附和氧化物表面上的化學吸附。教學重點：消除內、外擴散效應的途徑。教學難點：催化劑表面的化學吸附與活化。

第三章各類催化劑及其催化作用教學要求：掌握常用的酸堿催化劑；分子篩的分類及結構組成；氧化物催化劑的催化作用；絡合催化劑的組成及反應特征。教學內容：本部分共5小節(jié)，主要講述酸堿催化劑及其催化作用、分子篩催化劑及其催化作用、金屬氧化物和硫化物催化劑及其催化作用、絡合催化劑及其催化作用。教學重點：擇形催化、催化劑結構與性能的有機聯(lián)系。教學難點：晶格缺陷與多相催化反應之間的關系。

第四章環(huán)境友好催化技術教學要求：明確常用的固體酸催化劑的類型；離子液體的概念；多酸化學基礎。教學內容：固體酸堿催化劑；離子液體型催化劑；多酸類催化劑；教學重點：固體超強酸。教學難點：多酸的類型及結構。

第五章未來能源和燃料工業(yè)用催化技術教學要求：常用的C1催化反應；F-T反應中催化劑的影響；教學內容：介紹C1化學；煤的液化催化劑。教學重點：常用的F-T催化劑及產物。教學難點：C1催化反應及其催化劑結構。

第六章具有突異催化性能的新材料教學要求：掌握納米技術的定義及意義；藥物拆分用催化劑的機理。教學內容：納米催化劑的使用；藥物拆分用催化劑；多面金屬晶體的合成。教學重點：納米技術在催化中的使用。教學難點：納米催化劑結構特點及其納米效應。

第七章工業(yè)催化劑的制備與使用教學要求：了解共沉淀制備和浸漬制備催化劑的方法；熟悉各自方法的優(yōu)缺點；催化劑的使用方法及工業(yè)開工條件；催化劑失活的特征；常用的催化劑再生方法。教學內容：要求深刻理解和熟練掌握的重點內容有沉淀制備法和浸漬制備法。還要了解混合制備法、離子交接制備法、熔融制備法，催化劑的使用、失活與再生。

教學重點：催化劑常用的兩種制備方法：浸漬法和共沉淀法教學難點：活性組分在載體上的分布與控制，催化劑的失活。

第八章工業(yè)催化劑的活性評價與宏觀物性的表征教學要求：熟悉催化劑活性的實驗測定方法；了解一些常用的表征手段如XRD、BET、TG-DSC等。教學內容：講述催化劑活性測試的基本概念、催化劑活性的測定和催化劑的宏觀物性及其測定；影響催化劑活性的主要因素，催化劑的表面積，孔結構的實驗測定及其對催化反應的影響。教學重點：運用現(xiàn)代物理方法分析表征催化劑的結構。教學難點：催化劑表征分析數(shù)據(jù)的解讀。

三、學時分配教學內容其中：各教學環(huán)節(jié)學時分配

章節(jié)主要內容學時分配講授實驗討論習題實踐在線學習其它支撐課程教學目標第一章催化作用與催化劑（含緒論）44

1第二章吸附作用與多相催化22

1、2第三章各類催化劑及其催化作用87

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1、2第四章環(huán)境友好催化技術22

1、2第五章未來能源和燃料工業(yè)用催化技術22

1第六章具有突異催化性能的新材料22

1、2、3第七章工業(yè)催化劑的制備與使用87

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1、2、3第八章工業(yè)催化劑的活性