《工业催化》课程标准

《工业催化》课程标准一、概述（一）课程的性质工业催化是化工专业学生的选修课之一，作为一门科学，催化科学综合了化学、化学工程、物理、数学等各个学科知识，发展成为化学工程与技术学科中最具生命力和创造力的一部分。它是培养化工工艺专业工程技术人员在工业催化方面必须具备的知识，为学生日后在研究、开发及工业生产中解决有关催化剂及催化反应工程方面的问题打下一个坚实的基础。

（二）课程目标本课程主要介绍工业催化作用及其原理以及催化剂设计、制备、表征的一般知识和规律，同时还讨论了石油化工行业典型工业的催化剂。本课程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，研究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学生掌握催化作用的基本规律、了解催化过程的化学本质、熟悉工业催化技术的基本要求和特性，培养学生对与催化剂相关问题的分析能力和解决能力，为今后的科研和开发打下良好的基础。二、课程教学的基本要求本课程以课堂讲授教学形式为主，讲述有关催化剂及催化作用的基本概念、工业催化剂评价指标及工业过程对催化剂开发的要求、吸附作用及其与催化的关系，多相催化中的传递过程、各种催化理论及相应的工业催化剂，催化剂的制备及其结构性能的测试评价方法，催化剂的使用、失活与再生等重要理论和实践问题，各种工业催化剂的使用情况，加上一些课后作业的练习，使学生掌握催化作用和催化剂的基本理论、基本概念，培养学生分析和解决有关催化方面的一些科研、生产的实际问题的能力。

本课程的重点是：催化与催化作用的基本概念、吸附与多相催化理论、各类催化剂及其催化作用理论、固体催化剂制备的基本原理和方法、催化剂的失活原因及再生方法；难点是：各类催化作用理论。三、内容标准第一章催化剂概述【本章学习要求】1了解催化科学的诞生与发展2了解催化体系的分类3了解催化剂的组成和性能要求3掌握催化剂的概念并理解三个必备的条件4掌握催化剂的五大基本特征，并能做相关的解释5掌握工业催化剂的指标【教学重点】1理解催化剂的含义特征，能识别判断是否是催化剂第二章多相催化作用基础【本章学习要求】1了解多相催化反应的七个步骤2了解吸附现象的实质3了解吸附过程中的能量变化4了解化学吸附的分类5了解扩散的类型6了解内外扩散的识别7了解催化循环体系的构成8了解催化循环的三种方式9掌握物理吸附和化学吸附的异同10掌握氢气吸附的活性物种11掌握形成σπ-键的条件12掌握CO在过渡金属表面吸附的两种构型13掌握内、外扩散的消除14掌握独立并行反应时催化剂如何选择15掌握平行反应时催化剂如何选择16掌握串联反应时催化剂如何选择17掌握催化循环概念【教学重点、难点】1理解吸附位能曲线2典型气体吸附的中间物种，键合类型3三类反应的催化剂选择依据第三章金属催化剂【本章学习要求】1了解金属对气体吸附能力强弱2了解原子间距与催化活性的关系3了解晶格缺陷、位错与催化活性的关系4了解金属与载体作用的类型5了解合金催化剂的类型6掌握特殊金属对气体吸附能力情况的解释7掌握催化活性和化学吸附强度关系曲线及其解释8掌握金属能带理论要点9掌握价键理论的要点10掌握晶格缺陷种类11掌握金属表面不均匀性与催化活性的影响【教学重点、难点】1金属对气体吸附能力情况的解释2催化活性和化学吸附强度关系曲线及其解释3金属能带理论要点4价键理论的要点第四章金属氧化物催化剂【本章学习要求】1了解非计量化合物的成因。2了解费米能级和导电率的关系。3了解脱出功和导电率的关系。4掌握N型半导体的原因。5掌握P型半导体的原因。6掌握含杂质的非计量化合物导电的原因。7掌握导带、禁带、满带、空带、本征半导体的概念。8掌握施主与受主的识别。【教学重点、难点】1N型半导体与P型半导体的区别。第五章固体酸碱催化剂【本章学习要求】1了解固体催化剂制备的一般步骤2了解常见催化剂制备方法3了解晶核生成过程4了解酸中心类型与催化作用的关系5了解酸强度与催化作用的关系6了解分子筛的基本结构、类型7了解分子筛的特性与催化性能8掌握沉淀产生的条件9掌握晶粒类型10掌握Bronsted酸碱定义11掌握Lewis酸碱定义12掌握Hammett酸函数H0与酸强度的关系13掌握酸浓度的含义和计算14掌握酸浓度与催化活性的关系15掌握分子筛的化学组成【教学重点、难点】1Hammett酸函数H0与酸强度的关系2酸浓度的含义和计算第六章工业催化剂的制备技术【本章学习要求】1了解固体催化剂制备的一般步骤2了解常见催化剂制备方法3了解沉淀法的分类及区别4了解金属盐前驱体的选择和常见沉淀剂5了解晶核生成过程6了解影响沉淀形成的因素7了解载体选择的物理、化学因素8了解常用浸渍液及其配制9了解活性组分分布类型10了解浸渍后的热处理过程11了解溶胶-凝胶法12了解微波技术和超声波技术的优点13了解超声波技术和膜技术的分类14了解催化剂的成型和成型方法15掌握沉淀产生的条件16掌握晶粒类型与晶核生成速率、长大速率之比17掌握沉淀法的工艺过程18掌握不同类型沉淀与选用的洗涤剂19掌握沉淀剂的选择原则20掌握活性组分均匀分布的操作要点21掌握竞争吸附剂的作用22掌握常用浸渍工艺23掌握混合法及其分类24掌握离子交换法及其特征25掌握熔融法及其制备过程26掌握微乳液与普通乳液的区别27掌握等离子体及其特征【教学重点、难点】1沉淀形成的条件2洗涤剂和沉淀剂的选择原则3活性组分在载体上的分布与控制第七章工业催化剂的使用【本章学习要求】1了解催化剂的装填及注意事项2了解不同情况下的钝化3了解还原活化的影响因素4了解积炭和烧结现象5掌握催化剂活化的三种方式6掌握催化剂中毒的概念和种类7掌握催化剂再生的方法【教学重点、难点】1催化剂活化的方式2催化剂中毒的比较第八章催化剂性能的评价、测试和表征【本章学习要求】1了解催化剂性能评价的实验室反应器（积分反应器、微分反应器和无梯度反应器）2了解催化剂性能评价的方法，3了解催化剂微观测定4掌握评价实验与动力学研究的不同5掌握催化剂宏观物性测定（颗粒直径及粒径分布、机械强度、抗毒稳定性、比表面积与孔结构）【教学重点、难点】1理解评价实验与动力学研究的不同第九章石油炼制催化剂【本章学习要求】1了解催化裂化催化剂的制备及进展。2了解催化重整催化剂的组成和种类、制备、失活与再生3了解加氢处理催化剂的组成和种类，制备，失活与再生。4了解加氢裂化催化剂的组成和种类，制备，失活与再生。5了解其他催化剂（醚化、异构化、烷基化、烯烃叠合、柴油氧化脱硫）种类6掌握催化裂化反应机理，主要催化剂。7掌握催化重整的反应机理及主要反应。8掌握加氢处理的反应机理及主要反应。9掌握加氢裂化的反应机理及主要反应。10掌握异构化后正碳离子的结构和稳定性。【教学重点、难点】1催化裂化反应机理2比较不同正碳离子的结构和稳定性第十章石油化工催化剂【本章学习要求】1了解石油化工主要催化剂2了解碳二馏分选择性加氢除炔机理，催化剂的生产、制备、简介3掌握石油化工基础产品4掌握乙烯部分氧化制环氧乙烷机理，催化剂的生产、制备、简介5掌握乙烯和苯合成乙苯机理，了解催化剂的生产、制备、简介6掌握一氧化碳和氢气合成甲醇机理，了解催化剂的生产、制备、简介7掌握甲醇羰基合成醋酸机理，了解催化剂的生产、制备、简介8掌握乙醛氧化合成醋酸机理，了解催化剂的生产、制备【教学重点、难点】1各个反应机理和催化剂第十一章化肥工业催化剂【本章学习要求】1了解脱硫的常用方法2了解烃类加氢脱硫催化剂的种类、组成、制备、机理及产品介绍3了解硫磺回收催化剂的组成、类型、进展4了解脱硫剂的种类。5了解烃类转化催化剂的种类及组成。6了解甲烷化反应，其催化剂的种类和制备7了解氨合成催化剂种类、制备8了解制硝酸和制硫酸催化剂的种类、组成和制备9了解一氧化碳变换的制备工艺10掌握化肥工业催化剂的种类11掌握硫磺回收方法，影响催化剂活性的因素及失活与再生12掌握一氧化碳变换催化剂的种类，13掌握预还原催化剂生产的阶段第十二章碳一化学催化剂【本章学习要求】1了解甲醇合成催化剂的国内外概况2了解甲醇生产的催化剂的组成、性能、生产3了解银催化剂的规格、制备及再生4了解铁-钼氧化物催化剂的规格、制备及再生5了解羰基合成反应的催化剂6了解碳一化学的催化新工艺7了解费-托合成催化剂的类型和制备8掌握甲醇生产的主要技术路线9掌握甲醇生产的催化剂的使用（升温还原、开停车、正常操作）10掌握甲醇氧化制甲醛催化剂的类别11掌握羰基合成的种类及反应12掌握费-托合成的概念【教学重点、难点】1费-托合成第十三章环境保护和环境友好催化技术【本章学习要求】1了解环境污染状况2了解大气污染物的种类及来源3了解废液处理WAO技术的优点，工艺流程，CWAO催化剂4了解温室效应的概念，处理有害气体的技术5了解十大环境问题及12大绿色化学原则6掌握大气污染治理中静态源的三效催化剂组成，影响因素7掌握大气污染治理中动态源的催化处理技术—SCR8掌握臭氧的产生与破坏机理9掌握E因子，原子经济性的概念10掌握光催化的原理【教学重点、难点】1大气污染治理中静态源的三效催化剂四、教学环节学时分配序号章节教学内容学时分配1第1章催化剂概述42第2章多相催化作用基础63第3章金属催化剂34第4章金属氧化物催化剂