《催化化学》课程教学大纲

1、催化化学课程教学大纲英文名称：Catalysis Chemistry 课程类型：学科基础课课程要求：必修学时/学分：32/2适用专业：应用化学 一、课程性质与任务催化化学是化学类工科专业学生学习和掌握各种类型的催化作用和催化剂的基本知识和基本设计方法的技术基础课，也是工科学生将来学习生物医药、纳米技术、超临界流体技术和相转移催化课程的理论基础。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本设计方法的讲解；在培养实践能力方面着重设计构思和基本设计技能的基本训练，使学生了解催化化学的基础知识以及最新发展动向，通过学习，提高学生对化学和化工领域的环境友好的意识，为今后从事研究和开发打下良好的基础。

2、二、 课程与其他课程的联系先修课程为无机化学、有机化学、分析化学、物理化学。后续课程药物中间体合成、化工单元操作实训、汽车化学品、日用化学品、绿色化学工艺、化工市场营销、天然产物化学品、农用化学品、涂料与胶粘剂、功能高分子、助剂化学及工艺、染料与颜料、建筑化学品、油田化学品、石油加工概论、精细化工专业综合实验、精细化工生产装置工艺实训等，催化化学对人类社会的发展和进步起着深远的影响，80 % 以上的传统化工过程都与催化作用有关。近年来随着人类对能源、环境和健康等问题的普遍关注，催化化学的作用和地位进一步获得了新的评价。因此，适当掌握一些关于催化剂及催化过程的知识是非常必要的。三、课程教学目标

3、1学习催化化学基础知识和基本理论知识，掌握常用催化剂的结构、特性等基本知识，了解各种催化剂的作用原理，具有分析、选用和设计催化剂的能力； 2通用催化剂的设计原理、方法和催化剂设计等的一般规律，具有设计催化剂和简单催化过程的能力； 3掌握基本的催化剂设计创新方法，培养学生追求创新的态度和意识； 4培养学生树立正确的设计思想，了解催化剂设计过程中国家有关的经济、环境、法律、安全、健康、伦理等政策和制约因素； 5培养学生的工程实践学习能力，使学生掌握典型催化过程的实验方法，获得实验技能的基本训练，具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力； 6了解催化剂设计的前沿和新发展动向。四、教学内

4、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1一、催化剂与催化作用基本知识基本概念1.研究的对象、内容；2.催化剂设计的基本要求和一般设计过程。1.了解本课程研究的对象、内容2.了解催化作用的特征、催化反应和催化剂分类、固体催化剂的组成与结构、催化剂的反应性能及对工业催化剂的要求、多相催化反应体系的分析。2讲授1、22二、催化剂的表面吸附和孔内扩散1. 催化剂的物理吸附与化学吸附2. 化学吸附类型和化学吸附态3. 吸附平衡与等温方程4. 催化剂的表面积及其测定5. 催化剂的孔结构与孔内扩散1. 了解催化剂的表面吸附和孔内扩散简图的绘制。2. 掌握催化剂的孔结构与孔内扩

5、散的条件，各种物质的化学吸附态；理想吸附的等温线形式；多相反应过程分析。4讲授2、33三、酸碱催化剂及其催化作用1. 酸碱催化剂的应用及其分类2. 酸碱定义及酸碱中心的形成3. 固体酸性质及其测定4. 酸碱催化作用及其催化机理5. 沸石分子筛催化剂及其催化作用6. 典型酸催化剂催化反应剖析7. 固体酸碱催化的新进展了解物质的酸、碱性质而发生催化功能的催化剂，它们能使反应物转变为离子型活化了的过渡状态，从而发生催化作用。掌握 酸碱的定义和种类；酸碱的性质；固体酸碱催化剂的结构； 固体酸催化剂的酸性与催化性能的关系；固体酸碱催化剂的 催化作用机理；催化裂化、催化重整等反应的规律。6讲授2

6、、34四、金属催化剂及其催化作用1. 金属催化剂的应用及其特性2. 金属催化剂的化学吸附3. 金属催化剂电子因素与催化作4. 金属催化剂晶体结构与催化作用的关系5. 负载型金属催化剂及其催化作用6. 合金催化剂及其催化作用7. 典型金属催化剂催化作用剖析8. 金属催化剂开发与应用进展了解块状催化剂，如电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等；分散或者负载型的金属催化剂。掌握金属催化剂的结构特性，金属催化剂的催化作用原理，负载型金属催化剂的特点，催化加氢和脱氢，合成氨工业催化等过程。6讲授2、35五、过渡金属氧（硫）化物催化剂及其催化作用1. 过渡金属氧（硫）化物催化剂的结构类型及其应用2. 金属

7、氧化物中的缺陷和半导体性质3. 半导体催化剂的化学吸附与电子催化理论4. 过渡金属氧化物催化剂的氧化还原机理5. 过渡金属氧化物中晶体场的影响6. 过渡金属氧化物催化剂典型催化过程分析7. 过渡金属氧化物催化剂的研究进展了解过渡金属氧化物氧化还原型机理的催化反应，包括氧化、脱氢、加氢、氧化脱氢、氨化氧化、氧氯化等反应。掌握过渡金属氧化物催化剂，一般为非化学计量化合物，存在着负离子或正离子缺位，形成特定的活性中心；分子结构中的某些金属氧键的强度往往不同于正常化合物，能通过电子转移的机理而使反应物活化。6讲授2、36六、络合催化剂及其催化作用1. 络合催化剂的应用及化学成键作用2. 络合催化剂的形

8、成与络合物的反应3. 络合空位的形成、反应物的活化和络合催化剂的调变4. 络合催化机理及络合催化实例分析5. 络合催化剂的固相化及金属原子簇催化剂6. 络合催化剂研究进展及应用了解通过配位作用而使反应物分子活化的催化剂。掌握这类催化剂中至少含有一个金属离子或原子，无论母体本身是否是络合物，但在起作用时，催化活性中心是以配位结构出现，通过改变金属配位数或配位基，最少有一种反应分子进入配位状态而被活化，从而促进反应的进行。4讲授2、37七、催化剂的选择、制备、使用与再生1. 催化剂的选择目的2. 选择催化剂组分常用方法3. 催化剂的制备与催化剂的预处理4. 催化剂的失活与再生了解催化剂的选择、制备

9、、使用与再生掌握不断改进现有催化剂的性能利用现有廉价原料合成化工产品 为化工新产品和环境友好工艺的开发。2讲授2、38八、环境催化1. 环境催化的特点和研究内容2. 机动车尾气净化催化技术3. 排烟脱硫、脱氮技术4. 催化燃烧5. 氯氟烃的催化治理6. 水污染治理7. 清洁燃料的生产和环境友好催化技术的开发8. 废弃资源的利用了解环境催化的特点、研究方法、催化原理及其在环境污染控制方面的重要应用成果和最新研究进展。掌握自然界自发存在的环境催化的概念和相应的研究前沿。2讲授4、5、6五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）1. 大作业（1）催化剂与催化作用基本知识：了解催化剂的表面吸附和孔内

10、扩散方法。 （2）酸碱催化剂及其催化作用：了解金属催化剂及其催化作用及过渡金属氧（硫）化物催化剂及其催化作用。 （3）络合催化剂及其催化作用：掌握催化剂的选择、制备、使用与再生方法，并提高环境催化技术的实际应用能力。六、教学方法案例：本课程以课堂教学为主，结合作业、自学、撰写小论文（如催化反应、催化材料新进展概述）及习题、测验等教学手段和形式完成课程教学任务。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理解催化理论的体系、主线，掌握催化理论的基本概念，基本原理和各种催化作用分析方法，强调催化剂的工程应用背景以及环境催化技术在典型催化过程的的应用。在撰写小论文教学环节中，通过启

11、发式教学、讨论式教学培养学生初步运用催化理论分析化学反应问题的能力。培养学生自主学习能力、与其他同学合作解决问题的能力、发现问题与解决问题的能力、获取和整理信息的能力、准确运用语言文字的表达能力，激发学生的创新思维。在自学教学环节中，对课程中某些有助于进一步拓宽催化理论知识的内容，通过教师的指导，由学生自学完成。这些内容包括催化剂与催化作用的基本知识，酸碱催化剂及其催化作用、金属催化剂及其催化作用、过渡金属催化剂及其催化作用以及络合催化剂及其催化作用，环境催化以及催化剂的选择、制备、使用与再生等。通过自学这一教学手段培养学生的自主学习能力。七、考核方式最终成绩由出勤、作业、平时测验成绩、期末成绩和小论文成绩等组合而成。各部分所占比例如下：平时考勤：10%。平时作业：30%。主要考核阶段知识点的掌握程度。时间节点分别为第8周左右。期末考试成绩：50%。主要考核催化化学基本概念、基本分析计算方法的掌