《工业催化》课程教学大纲

《工业催化》课程教学大纲

课程名称工业催化英文名称IndustrialCatalysis课程编码180520065课程类型专业选修课程课程级别专业课程学分数2先修课程无机化学、有机化学、物理化学、化工原理学时数32其中实验学时

其中实践学时

适用范围化学工程与工艺专业制定单位化学化工学院

一、教学大纲说明（一）课程的性质、地位、作用和任务催化剂是现代化工的核心技术，掌握工业催化的相关技能对于促进化工技术的升级换代、培养高水平的化工人才具有十分重要的作用。《工业催化》是化学工程与工艺专业的选修课。本课程主要介绍工业催化技术的应用以及催化剂设计、制备、表征的一般知识和规律，着重讨论在科研和生产中应用得最为广泛的有关催化剂的制备、表征、反应及其作用机理，介绍催化剂结构与性质之间的关系，从微观的角度探讨催化剂组成、比例及表面层原子、分子及离子的位置、运动以及构型与催化剂性能的关系。通过本课程的学习使同学们系统地掌握工业催化的基本概念、基本原理、基本方法及技巧，为培养化工专业技术人才提供坚实的理论基础。（二）课程教学目标及其与本专业毕业要求的对应关系序号课程教学目标毕业要求1能应用本课程中所学的基本理论和方法，配合课程设计和毕业设计等实践教学环节，解决工业催化剂制备与应用过程中的问题，提出解决工业催化过程中的问题和可行性设计方案。毕业要求1：问题分析指标2-5理解化学工程的基础理论和基本分析方法，并能通过分析文献，认识到解决复杂化工工程问题有多种方案可选择，并能优选解决方案。指标点2-7能运用有关化工工程的基础理论和基本方法正确表达一个复杂工程问题的解决方案，并运用基本原理，分析过程的影响因素，证实解决方案的合理性。

2能够将数学、物理、化工原理等方面的知识运用于工业催化剂的制备与工业催化反应的工程应用，掌握工业催化的经典理论、原理、方法和技术，了解催化剂结构与性能的内在联系。毕业要求10：工程知识指标点1-7掌握化工控制、化工设备等工程技术类专业知识，能够应用有关知识提出解决复杂环境工程问题的可行性方案。

3能够针对具体催化反应，提出催化剂的制备与催化反应的工程技术方案，能够进行工业催化剂制备、工艺设计、设备选型、研究开发和运行管理。毕业要求12：设计/开发解决方案指标点3-2能够分析并优选出合理可行的化工工程技术、工艺、设备方案。（三）课程教学方法与手段本课程以课堂讲授为主，并开展小组课堂讨论、小测验相结合的教学模式，课堂讲授为多媒体教学与传统教学结合的讲授方式，课堂讨论为基于课程内容的重点和难点分组展开分析和讨论，同时辅以课堂上讲解例题和作业、课后布置一定数量的习题，以强化对关键知识的掌握。（四）课程与其它课程的联系要有较好的化学化工方面的基础知识，才能更好地理解本课程的相关知识点，所以本课程是在学完无机化学、有机化学、物理化学、化工原理的基本课程的基础上开设的，要求学生较好地用以上课程的基础知识来理解工业催化的基本概念、原理和方法，准确理解工业催化的难点，掌握工业催化的特点，并能用工业催化的基本知识去进一步理解工业催化过程，将这些知识运用到工业生产和科学研究之中。（五）教材与教学参考书教材：黄仲涛，耿建铭，《工业催化》（第二版，高等学校“十一五”规划教材），化学工业出版社，2006年。教学参考书：1、唐晓东，王豪，汪芳，《工业催化》（高等学校规划教材），化学工业出版社，2010年。2、金杏妹，《工业应用催化剂》，华东理工大学出版社，2004年。3、王尚弟、孙俊全，《催化剂工程导论》，化学工业出版社，2001年。

二、课程的教学内容、重点和难点第一章催化作用与催化剂（含绪论）

教学要求：讲述催化作用的定义与特征；催化剂的组成与功能；了解工业催化剂的特点。教学内容：绪论主要介绍课程的性质和任务、课程的主要内容和教学安排。第一章主要讲述催化作用的定义与特征、催化剂的组成与功能、工业催化剂的特点。并简要介绍均相催化与均相催化剂。要求一般理解与掌握的内容有：催化作用的定义与特征、催化剂的组成与功能、工业催化剂的特点。教学重点：催化作用的定义与特征。教学难点：催化剂的组成与功能。

第二章

吸附作用与多相催化教学要求：掌握多相催化的反应步骤；理解内扩散和外扩散效应；消除内、外扩散效应的途径。教学内容：本部分共5小节，主要讲述多相催化的反应步骤、吸附等温线、金属表面上的化学吸附和氧化物表面上的化学吸附。教学重点：消除内、外扩散效应的途径。教学难点：催化剂表面的化学吸附与活化。

第三章各类催化剂及其催化作用教学要求：掌握常用的酸碱催化剂；分子筛的分类及结构组成；氧化物催化剂的催化作用；络合催化剂的组成及反应特征。教学内容：本部分共5小节，主要讲述酸碱催化剂及其催化作用、分子筛催化剂及其催化作用、金属氧化物和硫化物催化剂及其催化作用、络合催化剂及其催化作用。教学重点：择形催化、催化剂结构与性能的有机联系。教学难点：晶格缺陷与多相催化反应之间的关系。

第四章环境友好催化技术教学要求：明确常用的固体酸催化剂的类型；离子液体的概念；多酸化学基础。教学内容：固体酸碱催化剂；离子液体型催化剂；多酸类催化剂；教学重点：固体超强酸。教学难点：多酸的类型及结构。

第五章未来能源和燃料工业用催化技术教学要求：常用的C1催化反应；F-T反应中催化剂的影响；教学内容：介绍C1化学；煤的液化催化剂。教学重点：常用的F-T催化剂及产物。教学难点：C1催化反应及其催化剂结构。

第六章具有突异催化性能的新材料教学要求：掌握纳米技术的定义及意义；药物拆分用催化剂的机理。教学内容：纳米催化剂的使用；药物拆分用催化剂；多面金属晶体的合成。教学重点：纳米技术在催化中的使用。教学难点：纳米催化剂结构特点及其纳米效应。

第七章工业催化剂的制备与使用教学要求：了解共沉淀制备和浸渍制备催化剂的方法；熟悉各自方法的优缺点；催化剂的使用方法及工业开工条件；催化剂失活的特征；常用的催化剂再生方法。教学内容：要求深刻理解和熟练掌握的重点内容有沉淀制备法和浸渍制备法。还要了解混合制备法、离子交接制备法、熔融制备法，催化剂的使用、失活与再生。

教学重点：催化剂常用的两种制备方法：浸渍法和共沉淀法教学难点：活性组分在载体上的分布与控制，催化剂的失活。

第八章工业催化剂的活性评价与宏观物性的表征教学要求：熟悉催化剂活性的实验测定方法；了解一些常用的表征手段如XRD、BET、TG-DSC等。教学内容：讲述催化剂活性测试的基本概念、催化剂活性的测定和催化剂的宏观物性及其测定；影响催化剂活性的主要因素，催化剂的表面积，孔结构的实验测定及其对催化反应的影响。教学重点：运用现代物理方法分析表征催化剂的结构。教学难点：催化剂表征分析数据的解读。

三、学时分配教学内容其中：各教学环节学时分配

章节主要内容学时分配讲授实验讨论习题实践在线学习其它支撑课程教学目标第一章催化作用与催化剂（含绪论）44

1第二章吸附作用与多相催化22

1、2第三章各类催化剂及其催化作用87

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1、2第四章环境友好催化技术22

1、2第五章未来能源和燃料工业用催化技术22

1第六章具有突异催化性能的新材料22

1、2、3第七章工业催化剂的制备与使用87

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1、2、3第八章工业催化剂的活性