催化原理课程规范.docx
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催化原理课程规范.docx
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催化原理课程规范
《催化原理》课程规范
一、课程概况
课程号
HBX250039
课程名称
催化原理
课程英文名称
CatalysisPrinciples
总学时数
32
学分
2
讲授
学时
32
实验
学时
0
开课单位
理工学院
适用专业
化学工程与工艺
课程类别
专业核心课程
修读方式
必修
先修课程
无机化学、有机化学、分析化学
考核方式
考核方式:
采用期末考试和平时考核相结合的考核方式。
成绩构成比例:
总成绩=平时成绩×20%+卷面成绩×80%
平时成绩:
包括作业、出勤、课堂小测验等。
教材及主要教学参考书
教材:
《工业催化》主编:
黄仲涛出版社:
化学工业出版社出版时间:
2005年
参考书:
《催化作用基础》主编:
甄开吉出版社:
科学出版社出版时间:
2005年
《固体催化剂研究方法》主编:
辛勤出版社:
科学出版社出版时间:
2004年
课程简介
本课程是化学工程与工艺的专业拓展课。
课程系统讲授了化学反应过程中催化作用和原理、基本概念和基本研究方法,主要内容包括:
基本概念,吸附作用,气固多相催化反应动力学基础以及不同催化剂(酸碱催化剂,金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂和过渡金属配合物催化剂)的催化机理及其在实际生产过程中的应用。
能力培养任务
通过本课程的学习,使学生进一步扩大知识面,要求学生对工业催化的基本概念和各种工业催化剂理论、技术、制备及测试方法的基本理论有较为系统、深入的理解,能基本掌握工业催化剂的基本理论和制备及测试技术,为后续课程的学习以及将来从事工程技术工作提供必要的理论基础。
二、课程知识、能力体系
《催化原理》课程知识(能力)体系
序号
知识单元描述
知识点
对应能力
学时
要求
1
第1章绪论
催化的历史发展。
熟练掌握转化率、反应速率、时空产率的计算公式和应用。
2
了解
2
第3章吸附、催化作用与催化剂
(1)
3.1催化作用与催化剂
3.3分子的化学吸附
3.4多相催化的反应步骤
催化剂和催化作用的基本概念和特点、催化作用的分类。
均相催化和多相催化的区别,多相催化剂的基本过程。
4
掌握
3
第3章吸附、催化作用与催化剂
(2)
3.5酸碱催化剂及其催化作用
酸碱催化剂的概念,分类及其作用机理。
认识酸碱催化剂的作用
4
掌握
4
第3章吸附、催化作用与催化剂
(2)
3.6非纳米分子筛催化剂及其催化作用
分子筛的组成,结构,择形催化
掌握择形催化的四种形式,在实验中具体分析是哪种催化形式
2
掌握
5
第3章吸附、催化作用与催化剂
(2)
3.7金属催化剂及其催化作用
金属催化剂的分类及其作用形式
金属催化剂对气体的吸附
4
掌握
6
第3章吸附、催化作用与催化剂
(2)
3.8金属氧化物催化剂及其催化作用
3.9金属硫化物催化剂及其催化作用
金属氧化物,硫化物催化剂的分类及其作用形式
能够区分n,p型半导体
4
掌握
7
第4章络合催化与聚合催化
配位化合物的结构及主要反应
推导催化循环机理
4
掌握
8
第5章环境保护催化与环境友好催化技术
空气污染治理和大气层保护
掌握三效催化剂的使用
2
掌握
9
第10章工业催化剂的制备与使用
载体种类、活性组分种类、制备过程。
不同载体、活性组分和制备方法
4
掌握
“要求”指学生对知识、能力掌握的熟练程度,填写:
了解、熟悉、掌握
三、教学内容及基本要求
理论教学部分(按章节顺序填写)学时:
2
章
第1章绪论
教学目的
和要求
理解工业催化剂的发展简史及工业催化剂的发展及其对人类历史的影响和推动;了解催化发展新领域、工业催化参考文献。
重点和难点
教学重点是催化剂概述、催化发展新领域。
教学难点是催化发展新领域。
“三基”分析
基本知识:
催化科学、催化技术的概念和意义。
基本理论:
催化剂与催化作用的相关概念以及催化剂和催化科学的发展过程。
基本方法:
研究法
教学内容与
学时分配
(1)课程的性质和任务(1学时)
(2)课程的主要内容(1学时)
(3)课程的教学安排
教学方法与
教学手段
教学方法:
采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式。
教学手段:
多媒体、板书
本章思考题
参考本章课后习题
主要
参考资料
教材:
《工业催化》主编:
黄仲涛出版社:
化学工业出版社出版时间:
2005年
参考书:
《催化作用基础》主编:
甄开吉出版社:
科学出版社出版时间:
2005年
《固体催化剂研究方法》主编:
辛勤出版社:
科学出版社出版时间:
2004年
备注
制定者:
孙燕芳
理论教学部分(按章节顺序填写)学时:
4
章
第3章 吸附、催化作用与催化剂
(1)
3.1催化作用与催化剂
3.3分子的化学吸附
3.4多相催化的反应步骤
教学目的
和要求
了解化工生产对工业催化剂的要求;理解均相催化剂的特征;掌握催化作用的定义与特征、催化剂的组成与载体的功能;掌握化工生产对工业催化剂的要求;应用催化剂的构成及主要作用知识解决化工厂对催化剂各方面的要求。
重点和难点
教学重点是催化剂和催化作用的基本概念和特点、催化作用的分类以及催化剂的四个重要特性。
教学难点均相催化和多相催化的区别,多相催化剂的基本过程。
“三基”分析
基本知识:
催化剂和催化作用的基本概念和特点、催化剂和催化作用的基本概念和特点、催化作用的分类以及催化剂的四个重要特性。
基本理论:
均相催化和多相催化;化学吸附和物理吸附
基本方法:
建立模型法
教学内容与
学时分配
(1)多相催化剂的反应步骤(2学时)
主要知识点:
固体催化剂结构基础;多相催化的反应步骤;多相催化反应中的物理过程;反应物分子在催化剂表面的吸附。
(2)吸附等温线(2学时)
主要知识点:
简单的Langmuir吸附等温线;解离吸附的Langmuir等温线;非理想的Langmuir吸附;Brunauer-Emmett-Teller吸附等温式。
教学方法与
教学手段
教学方法:
采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式。
教学手段:
多媒体、板书
本章思考题
参考本章课后习题
主要
参考资料
教材:
《工业催化》主编:
黄仲涛出版社:
化学工业出版社出版时间:
2005年
参考书:
《催化作用基础》主编:
甄开吉出版社:
科学出版社出版时间:
2005年
《固体催化剂研究方法》主编:
辛勤出版社:
科学出版社出版时间:
2004年
备注
制定者:
孙燕芳
理论教学部分(按章节顺序填写)学时:
4
章
第3章吸附、催化作用与催化剂
(2)
3.5酸碱催化剂及其催化作用
教学目的
和要求
了解酸碱催化剂的催化作用;理解常见酸碱催化剂的结构构型;掌握酸碱催化剂的定义、性质及催化作用;应用酸碱催化剂的催化特性解决不同化工反应对各类催化剂的需求。
重点和难点
重点:
酸碱催化剂的概念,分类及其作用机理。
难点:
认识酸碱催化剂的作用
“三基”分析
基本知识:
酸碱催化剂、酸碱催化剂的分类作用及其应用;固体表面酸类型和鉴定;酸碱中心的形成与结构;
基本理论:
酸碱催化剂的分类及结构,固体表面酸碱中心的形成机理;
基本方法:
分类法,研究法
教学内容与
学时分配
酸碱催化剂、酸碱催化剂的分类作用及其应用;(2学时)
固体表面酸类型和鉴定;(1学时)
酸碱中心的形成与结构;(1学时)
教学方法与
教学手段
教学方法:
采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式。
教学手段:
多媒体、板书
本章思考题
参考本章课后习题
主要
参考资料
教材:
《工业催化》主编:
黄仲涛出版社:
化学工业出版社出版时间:
2005年
参考书:
《催化作用基础》主编:
甄开吉出版社:
科学出版社出版时间:
2005年
《固体催化剂研究方法》主编:
辛勤出版社:
科学出版社出版时间:
2004年
备注
制定者:
孙燕芳
理论教学部分(按章节顺序填写)学时:
2
章
第3章吸附、催化作用与催化剂(3)
3.6非纳米分子筛催化剂及其催化作用
教学目的
和要求
了解分子筛催化剂的催化作用;理解常见分子筛催化剂的结构构型;掌握酸碱催化剂的定义、性质及催化作用;应用分子筛催化剂的催化特性解决不同化工反应对各类催化剂的需求。
重点和难点
教学重点:
分子筛的组成,结构,择形催化
教学难点是掌握择形催化的四种形式,在实验中具体分析是哪种催化形式
“三基”分析
基本知识:
沸石分子筛类型及结构;沸石分子筛的性质特点;分子筛的离子交换特性;分子筛催化作用。
基本理论:
能带模型;价键模型;配位场模型
基本方法:
建立模型法
教学内容与
学时分配
沸石分子筛类型及结构;(0.5学时)
沸石分子筛的性质特点;分子筛的离子交换特性;(0.5学时)
分子筛催化作用。
(1学时)
教学方法与
教学手段
教学方法:
采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式。
教学手段:
多媒体、板书
本章思考题
参考本章课后习题
主要
参考资料
教材:
《工业催化》主编:
黄仲涛出版社:
化学工业出版社出版时间:
2005年
参考书:
《催化作用基础》主编:
甄开吉出版社:
科学出版社出版时间:
2005年
《固体催化剂研究方法》主编:
辛勤出版社:
科学出版社出版时间:
2004年
备注
制定者:
孙燕芳
理论教学部分(按章节顺序填写)学时:
4
章
第3章吸附、催化作用与催化剂(4)
3.7金属催化剂及其催化作用
教学目的
和要求
了解金属催化剂的催化作用;理解常见金属催化剂的结构构型;掌握金属催化剂的定义、性质及催化作用。
重点和难点
重点:
金属催化剂的分类及其作用形式
难点:
金属催化剂对气体的吸附
“三基”分析
基本知识:
金属催化剂;金属的能带模型和“d带空穴”概念;价键模型;配位场模型(晶体场理论);金属催化剂催化活性的经验规则;负载型金属催化剂的催化活性;金属簇状物催化剂;合金催化剂及其催化作用;非晶态合金催化剂及其催化作用;金属膜催化剂。
基本理论:
金属氧化物催化的还原-氧化机理
基本方法:
分类法,研究法
教学内容与
学时分配
金属催化剂;(1学时)
金属的能带模型和“d带空穴”概念;价键模型;配位场模型(晶体场理论);金属催化剂催化活性的经验规则;(1学时)
负载型金属催化剂的催化活性;(1学时)
金属簇状物催化剂;合金催化剂及其催化作用;非晶态合金催化剂及其催化作用;金属膜催化剂。
(1学时)
教学方法与
教学手段
教学方法:
采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式。
教学手段:
多媒体、板书
本章思考题
参考本章课后习题
主要
参考资料
教材:
《工业催化》主编:
黄仲涛出版社:
化学工业出版社出版时间:
2005年
参考书:
《催化作用基础》主编:
甄开吉出版社:
科学出版社出版时间:
2005年,《固体催化剂研究方法》主编:
辛勤出版社:
科学出版社出版时间:
2004年
备注
制定者:
孙燕芳
理论教学部分(按章节顺序填写)学时:
4
章
第3章 吸附、催化作用与催化剂(5)
3.8金属氧化物催化剂及其催化作用
3.9金属硫化物催化剂及其催化作用
教学目的
和要求
了解金属氧化物,硫化物的催化作用;理解常见金属氧化物,硫化物的结构构型;掌握金属氧化物,硫化物的定义、性质及作用;
重点和难点
教学重点:
属氧化物,硫化物催化剂的分类及其作用形式
教学难点:
半导体的能带结构。
“三基”分析
基本知识:
金属氧化物催化剂组成作用和功能、应用;金属硫化物催化剂;半导体的能带结构及其催化活性;导体催化剂化学吸附与催化作用;复合氧化物催化剂的结构;金属硫化物催化剂及其催化剂作用。
基本理论:
晶格结构与表面结构与催化活性
基本方法:
活性组分的活性位研究法
教学内容与
学时分配
金属氧化物催化剂组成作用和功能;(2学时)
金属硫化物催化剂及其催化剂作用。
(2学时)
教学方法与
教学手段
教学方法:
采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式。
教学手段:
多媒体、板书
本章思考题
参考本章课后习题
主要
参考资料
教材:
《工业催化》主编:
黄仲涛出版社:
化学工业出版社出版时间:
2005年
参考书:
《催化作用基础》主编:
甄开吉出版社:
科学出版社出版时间:
2005年
《固体催化剂研究方法》主编:
辛勤出版社:
科学出版社出版时间:
2004年
备注
制定者:
孙燕芳
理论教学部分(按章节顺序填写)学时:
4
章
第4章络合催化与聚合催化
教学目的
和要求
了解络合催化剂的催化作用;理解常见络合催化剂的结构构型;掌握酸络合催化的定义、性质及催化作用;
重点和难点
重点:
配位化合物的结构及主要反应
难点:
推导催化循环机理
“三基”分析
基本知识:
络合催化剂及其重要特征;络合催化应用;络合催化剂种类;过渡金属离子的化学键合;络合催化剂循环;均相络合催化剂的固化技术。
基本理论:
助剂、模板剂、活性组分、载体之间的相互作用
基本方法:
负载法、共浸渍、水合氧化法
教学内容与
学时分配
络合催化剂及其重要特征;(1学时)
络合催化应用;过渡金属离子的化学键合;(1学时)
络合催化剂循环;(1.5学时)
均相络合催化剂的固化技术。
(0.5学时)
教学方法与
教学手段
教学方法:
采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式。
教学手段:
多媒体、板书
本章思考题
参考本章课后习题
主要
参考资料
教材:
《工业催化》主编:
黄仲涛出版社:
化学工业出版社出版时间:
2005年
参考书:
《催化作用基础》主编:
甄开吉出版社:
科学出版社出版时间:
2005年
《固体催化剂研究方法》主编:
辛勤出版社:
科学出版社出版时间:
2004年
备注
制定者:
孙燕芳
理论教学部分(按章节顺序填写)学时:
2
章
第5章环境保护催化与环境友好催化技术
教学目的
和要求
认识空气污染治理的催化技术,工业废液的催化净化技术,大气层保护与催化技术,掌握三效催化剂的作用,熟悉SCR催化技术,WAO催化技术,光催化技术
重点和难点
重点:
空气污染治理的催化技术和大气层保护
难点:
三效催化剂的作用
“三基”分析
基本知识:
三效催化剂的组成及其作用,SCR催化技术,WAO催化技术,光催化
基本理论:
催化技术,净化技术。
基本方法:
建立模型法
教学内容与
学时分配
空气污染治理的催化技术(1学时)
工业废液的催化净化技术(0.5学时)
大气层保护与催化技术(0.5学时)
教学方法与
教学手段
教学方法:
采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式。
教学手段:
多媒体、板书
本章思考题
参考本章课后习题
主要
参考资料
教材:
《工业催化》主编:
黄仲涛出版社:
化学工业出版社出版时间:
2005年
参考书:
《催化作用基础》主编:
甄开吉出版社:
科学出版社出版时间:
2005年
《固体催化剂研究方法》主编:
辛勤出版社:
科学出版社出版时间:
2004年
备注
制定者:
孙燕芳
理论教学部分(按章节顺序填写)学时:
4
章
第10章工业催化剂的制备与使用
教学目的
和要求
了解固体催化剂设计的新思路;理解工业催化剂的设计方法;掌握催化剂的类型设计法;应用催化剂不同的制备技术满足不同化工产品生产用催化剂的需求。
重点和难点
重点:
工业催化剂的制备、工业的催化剂的使用
难点:
工业催化剂的制备。
“三基”分析
基本知识:
催化剂的制备方法及其使用
基本理论:
载体的酸(碱)性位、活性组分活性位、金属与载体之间的相互作用
基本方法:
浸渍法、微波法、负载法、共浸渍、水合氧化法
教学内容与
学时分配
(1)工业催化剂的制备(3学时)
(2)工业催化剂的使用(1学时)
主要知识点:
催化剂的使用、失活及再生。
教学方法与
教学手段
教学方法:
采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式。
教学手段:
多媒体、板书
本章思考题
参考本章课后习题
主要
参考资料
教材:
《工业催化》主编:
黄仲涛出版社:
化学工业出版社出版时间:
2005年
参考书:
《催化作用基础》主编:
甄开吉出版社:
科学出版社出版时间:
2005年
《固体催化剂研究方法》主编:
辛勤出版社:
科学出版社出版时间:
2004年
备注
制定者:
孙燕芳
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