《工業(yè)催化》課程教學(xué)大綱

《工業(yè)催化》課程教學(xué)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(jí)別專業(yè)課程學(xué)分?jǐn)?shù)2先修課程無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理學(xué)時(shí)數(shù)32其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

其中實(shí)踐學(xué)時(shí)

適用范圍化學(xué)工程與工藝專業(yè)制定單位化學(xué)化工學(xué)院

一、教學(xué)大綱說明（一）課程的性質(zhì)、地位、作用和任務(wù)催化劑是現(xiàn)代化工的核心技術(shù)，掌握工業(yè)催化的相關(guān)技能對(duì)于促進(jìn)化工技術(shù)的升級(jí)換代、培養(yǎng)高水平的化工人才具有十分重要的作用。《工業(yè)催化》是化學(xué)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(shù)的應(yīng)用以及催化劑設(shè)計(jì)、制備、表征的一般知識(shí)和規(guī)律，著重討論在科研和生產(chǎn)中應(yīng)用得最為廣泛的有關(guān)催化劑的制備、表征、反應(yīng)及其作用機(jī)理，介紹催化劑結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)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(yùn)動(dòng)以及構(gòu)型與催化劑性能的關(guān)系。通過本課程的學(xué)習(xí)使同學(xué)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(shù)人才提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。（二）課程教學(xué)目標(biāo)及其與本專業(yè)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)課程教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求1能應(yīng)用本課程中所學(xué)的基本理論和方法，配合課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，解決工業(yè)催化劑制備與應(yīng)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(shè)計(jì)方案。畢業(yè)要求1：問題分析指標(biāo)2-5理解化學(xué)工程的基礎(chǔ)理論和基本分析方法，并能通過分析文獻(xiàn)，認(rèn)識(shí)到解決復(fù)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(biāo)點(diǎn)2-7能運(yùn)用有關(guān)化工工程的基礎(chǔ)理論和基本方法正確表達(dá)一個(gè)復(fù)雜工程問題的解決方案，并運(yùn)用基本原理，分析過程的影響因素，證實(shí)解決方案的合理性。

2能夠?qū)?shù)學(xué)、物理、化工原理等方面的知識(shí)運(yùn)用于工業(yè)催化劑的制備與工業(yè)催化反應(yīng)的工程應(yīng)用，掌握工業(yè)催化的經(jīng)典理論、原理、方法和技術(shù)，了解催化劑結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在聯(lián)系。畢業(yè)要求10：工程知識(shí)指標(biāo)點(diǎn)1-7掌握化工控制、化工設(shè)備等工程技術(shù)類專業(yè)知識(shí)，能夠應(yīng)用有關(guān)知識(shí)提出解決復(fù)雜環(huán)境工程問題的可行性方案。

3能夠針對(duì)具體催化反應(yīng)，提出催化劑的制備與催化反應(yīng)的工程技術(shù)方案，能夠進(jìn)行工業(yè)催化劑制備、工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、研究開發(fā)和運(yùn)行管理。畢業(yè)要求12：設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案指標(biāo)點(diǎn)3-2能夠分析并優(yōu)選出合理可行的化工工程技術(shù)、工藝、設(shè)備方案。（三）課程教學(xué)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(cè)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式，課堂講授為多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合的講授方式，課堂討論為基于課程內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)分組展開分析和討論，同時(shí)輔以課堂上講解例題和作業(yè)、課后布置一定數(shù)量的習(xí)題，以強(qiáng)化對(duì)關(guān)鍵知識(shí)的掌握。（四）課程與其它課程的聯(lián)系要有較好的化學(xué)化工方面的基礎(chǔ)知識(shí)，才能更好地理解本課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，所以本課程是在學(xué)完無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理的基本課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的，要求學(xué)生較好地用以上課程的基礎(chǔ)知識(shí)來理解工業(yè)催化的基本概念、原理和方法，準(zhǔn)確理解工業(yè)催化的難點(diǎn)，掌握工業(yè)催化的特點(diǎn)，并能用工業(yè)催化的基本知識(shí)去進(jìn)一步理解工業(yè)催化過程，將這些知識(shí)運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究之中。（五）教材與教學(xué)參考書教材：黃仲濤，耿建銘，《工業(yè)催化》（第二版，高等學(xué)?！笆晃濉币?guī)劃教材），化學(xué)工業(yè)出版社，2006年。教學(xué)參考書：1、唐曉東，王豪，汪芳，《工業(yè)催化》（高等學(xué)校規(guī)劃教材），化學(xué)工業(yè)出版社，2010年。2、金杏妹，《工業(yè)應(yīng)用催化劑》，華東理工大學(xué)出版社，2004年。3、王尚弟、孫俊全，《催化劑工程導(dǎo)論》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001年。

二、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)第一章催化作用與催化劑（含緒論）

教學(xué)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(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容：緒論主要介紹課程的性質(zhì)和任務(wù)、課程的主要內(nèi)容和教學(xué)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(diǎn)。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(nèi)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(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)：催化作用的定義與特征。教學(xué)難點(diǎn)：催化劑的組成與功能。

第二章

吸附作用與多相催化教學(xué)要求：掌握多相催化的反應(yīng)步驟；理解內(nèi)擴(kuò)散和外擴(kuò)散效應(yīng)；消除內(nèi)、外擴(kuò)散效應(yīng)的途徑。教學(xué)內(nèi)容：本部分共5小節(jié)，主要講述多相催化的反應(yīng)步驟、吸附等溫線、金屬表面上的化學(xué)吸附和氧化物表面上的化學(xué)吸附。教學(xué)重點(diǎn)：消除內(nèi)、外擴(kuò)散效應(yīng)的途徑。教學(xué)難點(diǎn)：催化劑表面的化學(xué)吸附與活化。

第三章各類催化劑及其催化作用教學(xué)要求：掌握常用的酸堿催化劑；分子篩的分類及結(jié)構(gòu)組成；氧化物催化劑的催化作用；絡(luò)合催化劑的組成及反應(yīng)特征。教學(xué)內(nèi)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(luò)合催化劑及其催化作用。教學(xué)重點(diǎn)：擇形催化、催化劑結(jié)構(gòu)與性能的有機(jī)聯(lián)系。教學(xué)難點(diǎn)：晶格缺陷與多相催化反應(yīng)之間的關(guān)系。

第四章環(huán)境友好催化技術(shù)教學(xué)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(xué)基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容：固體酸堿催化劑；離子液體型催化劑；多酸類催化劑；教學(xué)重點(diǎn)：固體超強(qiáng)酸。教學(xué)難點(diǎn)：多酸的類型及結(jié)構(gòu)。

第五章未來能源和燃料工業(yè)用催化技術(shù)教學(xué)要求：常用的C1催化反應(yīng)；F-T反應(yīng)中催化劑的影響；教學(xué)內(nèi)容：介紹C1化學(xué)；煤的液化催化劑。教學(xué)重點(diǎn)：常用的F-T催化劑及產(chǎn)物。教學(xué)難點(diǎn)：C1催化反應(yīng)及其催化劑結(jié)構(gòu)。

第六章具有突異催化性能的新材料教學(xué)要求：掌握納米技術(shù)的定義及意義；藥物拆分用催化劑的機(jī)理。教學(xué)內(nèi)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(xué)重點(diǎn)：納米技術(shù)在催化中的使用。教學(xué)難點(diǎn)：納米催化劑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其納米效應(yīng)。

第七章工業(yè)催化劑的制備與使用教學(xué)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(diǎn)；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(xué)內(nèi)容：要求深刻理解和熟練掌握的重點(diǎn)內(nèi)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(xué)重點(diǎn)：催化劑常用的兩種制備方法：浸漬法和共沉淀法教學(xué)難點(diǎn)：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(píng)價(jià)與宏觀物性的表征教學(xué)要求：熟悉催化劑活性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法；了解一些常用的表征手段如XRD、BET、TG-DSC等。教學(xué)內(nèi)容：講述催化劑活性測(cè)試的基本概念、催化劑活性的測(cè)定和催化劑的宏觀物性及其測(cè)定；影響催化劑活性的主要因素，催化劑的表面積，孔結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定及其對(duì)催化反應(yīng)的影響。教學(xué)重點(diǎn)：運(yùn)用現(xiàn)代物理方法分析表征催化劑的結(jié)構(gòu)。教學(xué)難點(diǎn)：催化劑表征分析數(shù)據(jù)的解讀。

三、學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容其中：各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配

章節(jié)主要內(nèi)容學(xué)時(shí)分配講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題實(shí)踐在線學(xué)習(xí)其它支撐課程教學(xué)目標(biāo)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(shù)22

1、2第五章未來能源和燃料工業(yè)用催化技術(shù)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