《催化劑與催化作用》課程教學(xué)大綱

《催化劑與催化作用》教學(xué)大綱課程編號(hào)：11140025英文名稱：CatalystsandCatalysis學(xué)分：2學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)，其中理論32學(xué)時(shí)先修課程：無機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)課程類別：專業(yè)方向課程授課對(duì)象：應(yīng)用化學(xué)專業(yè)精細(xì)化工方向本科生教學(xué)單位：化學(xué)化工學(xué)院修讀學(xué)期：第6學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)《催化劑與催化作用》是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的專業(yè)方向課程，是構(gòu)筑學(xué)生合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用于實(shí)際綜合素質(zhì)的重要課程，在人才培養(yǎng)中起著重要的作用。本課程的教學(xué)任務(wù)是：使學(xué)生理解催化劑與催化作用的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握酸堿催化劑、金屬及過渡金屬氧化物催化劑、絡(luò)合催化劑等幾種典型催化劑的催化作用原理，了解環(huán)境催化的特點(diǎn)及研究?jī)?nèi)容，使學(xué)生具備有關(guān)催化劑合成、表征與測(cè)試的基礎(chǔ)知識(shí)及基本技能，使學(xué)生了解本學(xué)科的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。同時(shí)為學(xué)生今后從事工業(yè)催化劑的研發(fā)制備，性能提升和科技創(chuàng)新等提供一定的基本知識(shí)。課程目標(biāo)1：掌握有關(guān)催化劑與催化作用的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握酸堿催化劑、金屬及過渡金屬氧化物催化劑、絡(luò)合催化劑等重要工業(yè)催化劑的催化反應(yīng)原理，了解環(huán)境催化劑等本學(xué)科及交叉學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)。課程目標(biāo)2：具備有關(guān)催化劑的合成、表征與測(cè)試等基本理論知識(shí)，了解相關(guān)的研究方法。能處理較復(fù)雜專業(yè)問題。課程目標(biāo)3：基于化學(xué)與化工基本原理，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，具備分析和解決催化劑制備技術(shù)中各種實(shí)際問題的能力，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)于化工專業(yè)人才的需求。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重指標(biāo)點(diǎn)1-2.結(jié)合專業(yè)知識(shí)，能夠運(yùn)用物理、數(shù)學(xué)等相關(guān)知識(shí)，分析復(fù)雜工程問題的技術(shù)原理。課程目標(biāo)1M指標(biāo)點(diǎn)2-1.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，進(jìn)行復(fù)雜專業(yè)問題的識(shí)別、分析與表達(dá)。課程目標(biāo)1，2M指標(biāo)點(diǎn)4-1.能夠基于化學(xué)和化工等相關(guān)領(lǐng)域的基本原理，就局部性或全局性問題進(jìn)行研究，并設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方案。課程目標(biāo)3H三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1催化劑與催化作用的基礎(chǔ)知識(shí)：（1）催化劑與催化作用的特征（2）催化反應(yīng)和催化劑的分類（3）固體催化劑的組成與結(jié)構(gòu)（4）催化劑的反應(yīng)性能（5）多相催化反應(yīng)體系分析了解催化劑與催化作用的基本特征、催化反應(yīng)的分類等基礎(chǔ)知識(shí)，明確固體催化劑的組成與結(jié)構(gòu)，催化劑的反應(yīng)性能及對(duì)工業(yè)催化劑的要求等。思政元素：通過講解催化劑的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀，樹立“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、科技報(bào)國(guó)”的價(jià)值追求。4集中講授課程目標(biāo)1,22催化劑的表面吸附與孔內(nèi)擴(kuò)散：（1）催化劑的物理吸附與化學(xué)吸附（2）化學(xué)吸附類型和化學(xué)吸附態(tài)（3）吸附平衡與等溫方程（4）催化劑的表面積及其測(cè)定（5）催化劑的孔結(jié)構(gòu)與孔內(nèi)擴(kuò)散了解有關(guān)固體表面吸附的基本概念，掌握物理吸附與化學(xué)吸附的特性、化學(xué)吸附的類型、化學(xué)吸附態(tài)和吸附平衡的兩種表示方法，了解催化劑的表面積及其測(cè)定方法，了解催化劑重要孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的類型及測(cè)定方法，了解孔內(nèi)擴(kuò)散的類型及影響因素等。思政元素：要求學(xué)生把概念和原理學(xué)透弄通，養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)思維。4集中講授課程目標(biāo)1,23金屬催化劑及其催化作用：（1）金屬催化劑的應(yīng)用及其特征（2）金屬催化劑的電子因素與催化作用的關(guān)系（3）金屬催化劑的晶體結(jié)構(gòu)與催化作用的關(guān)系（4）負(fù)載型金屬催化劑及其催化作用（5）合金催化劑及其催化作用熟悉金屬催化劑的應(yīng)用及其特征，重點(diǎn)掌握金屬催化劑電子因素、晶體結(jié)構(gòu)與催化作用的關(guān)系，掌握金屬及負(fù)載型金屬催化劑及其催化作用。思政元素：了解我國(guó)金屬催化劑的發(fā)展及瓶頸。4集中講授課程目標(biāo)1,24酸堿催化劑及其催化應(yīng)用：（1）酸堿催化劑的應(yīng)用及其類型（2）酸堿定義及酸堿中心形成（3）固體酸的性質(zhì)及其測(cè)量（4）酸堿催化反應(yīng)機(jī)理（5）沸石分子篩催化劑及其催化作用了解酸堿催化劑的定義，類型及應(yīng)用領(lǐng)域，重要的反應(yīng)。掌握典型催化劑的催化反應(yīng)，以及酸堿催化新進(jìn)展。思政元素：了解我國(guó)酸堿催化劑的發(fā)展，在化工產(chǎn)業(yè)方面起到的作用。樹立產(chǎn)業(yè)興國(guó)的思想。4集中講授課程目標(biāo)1,25過渡金屬氧化物催化劑及其催化作用：（1）過渡金屬氧化物催化劑的應(yīng)用及類型（2）金屬氧化物中的缺陷和半導(dǎo)體性質(zhì)（3）半導(dǎo)體催化劑化學(xué)吸附與半導(dǎo)體電子催化理論（4）過渡金屬氧化物催化劑的氧化還原機(jī)理（5）過渡金屬氧化物中晶體場(chǎng)的影響了解過渡金屬氧化物催化劑的應(yīng)用，掌握半導(dǎo)體催化劑的化學(xué)吸附與半導(dǎo)體電子催化理論，理解過渡金屬氧化物催化劑的氧化還原機(jī)理。思政元素：了解我國(guó)過渡金屬催化劑的發(fā)展及瓶頸。樹立“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、科技報(bào)國(guó)”的價(jià)值追求。6集中講授課程目標(biāo)1,26催化劑的制備、使用、表征與測(cè)試：（1）催化劑的制備方法（2）催化劑的失活與再生（3）催化劑的表征與測(cè)試詳細(xì)了解沉淀、浸漬、還原、熱分解、離子交換等傳統(tǒng)催化劑制備方法，掌握有關(guān)催化劑的積碳、中毒、燒結(jié)等失活原因及催化劑的再生方法。了解采用X射線衍射、紅外光譜、紫外-可見光譜分析等技術(shù)進(jìn)行催化劑物理性能測(cè)試的原理，了解催化劑的催化反應(yīng)性能評(píng)價(jià)裝置與過程。思政元素：通過對(duì)催化劑的研發(fā)、制備等知識(shí)的講解，弘揚(yáng)嚴(yán)謹(jǐn)，科學(xué)的探索精神。4集中講授課程目標(biāo)37環(huán)境催化：（1）環(huán)境催化的特點(diǎn)和研究?jī)?nèi)容（2）機(jī)動(dòng)車尾氣凈化催化技術(shù)（3）脫硫、脫氮技術(shù)（4）CO2和氯氟烴的催化治理（5）水污染治理（6）清潔燃料的生產(chǎn)和綠色催化技術(shù)的開發(fā)了解環(huán)境催化的特點(diǎn)和研究?jī)?nèi)容，重點(diǎn)掌握機(jī)動(dòng)車尾氣凈化催化技術(shù)、脫硫、脫氮技術(shù)及CO2的催化治理技術(shù)，了解氯氟烴的催化治理和水污染治理方法，了解清潔燃料的生產(chǎn)和綠色催化技術(shù)的開發(fā)等。思政元素：“綠水青山就是金山銀山?！?集中講授課程目標(biāo)3合計(jì)32四、課程教學(xué)方法集中講授、小組討論、線上線下等教學(xué)方式。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容由平時(shí)作業(yè)和期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中平時(shí)作業(yè)成績(jī)占40%、期末考核成績(jī)占60%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)101515402期末考試20152560課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值303040100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時(shí)完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握到位。能夠利用理論知識(shí)識(shí)別、分析相關(guān)專業(yè)問題。按時(shí)完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識(shí)識(shí)別、分析相關(guān)專業(yè)問題。延時(shí)完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握基本到位。利用理論知識(shí)對(duì)相關(guān)專業(yè)問題有一定的識(shí)別、分析。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握有偏差。不能利用理論知識(shí)對(duì)相關(guān)專業(yè)問題進(jìn)行識(shí)別、分析。2.期末試卷考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)知識(shí)的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《催化劑與催化作用》，第四版，王桂茹主編，大連：大連理工大學(xué)出版社，2015年