《催化原理》課程教學(xué)大綱課程名稱：催化原理課程類別：專業(yè)選修課適用專業(yè)：化學(xué)考核方式：考查總學(xué)時(shí)、學(xué)分：32學(xué)時(shí)2學(xué)分其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0學(xué)時(shí)一、課程教學(xué)目的本課程的目的在于使學(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、金屬及半導(dǎo)體催化劑、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)及研究內(nèi)容，使學(xué)生了解本學(xué)科的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，為擴(kuò)大知識(shí)面以及在今后實(shí)際工作中應(yīng)用相關(guān)知識(shí)打下基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)要求使學(xué)生了解有關(guān)催化劑與催化作用的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握酸堿催化劑、金屬及半導(dǎo)體催化劑、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)境催化等本學(xué)科及交叉學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)。了解相關(guān)的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生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)于化學(xué)專業(yè)人才的需求。三、先修課程本課程的先行課程有：無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等。四、課程教學(xué)重、難點(diǎn)催化劑的組成其及在催化反應(yīng)中所起的作用；均相催化作用本質(zhì)；物理吸附與化學(xué)吸附的差異及對(duì)反應(yīng)分子的活化作用，吸附等溫線和催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程；固體酸堿催化劑酸中心的構(gòu)成、表征和催化反應(yīng)特性；半導(dǎo)體催化劑催化作用特點(diǎn)，半導(dǎo)體理論，催化中的能量適應(yīng)和幾何適用原理；金屬、金屬負(fù)載型催化劑的催化反應(yīng)特點(diǎn)，金屬能帶理論。五、課程教學(xué)方法與教學(xué)手段1、以多媒體教學(xué)為主,傳統(tǒng)教學(xué)方法為輔的教學(xué)方式，力求達(dá)到更好的教學(xué)效果。2、積極實(shí)行啟發(fā)式、互動(dòng)式和討論式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新意識(shí)。有意識(shí)地采用設(shè)疑或質(zhì)疑的方式,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考,分析討論得出正確的結(jié)論。3、教學(xué)中對(duì)固體催化材料的體相結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)與催化性能間關(guān)系采用多媒體展示，網(wǎng)上資源利用以及教學(xué)模型相結(jié)合的教學(xué)手段，加深學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)與性能間的構(gòu)效關(guān)系的理解，從而提高教學(xué)效果。催化反應(yīng)機(jī)理既是教學(xué)重點(diǎn)，又是教學(xué)難點(diǎn)，在授課時(shí)注重聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生對(duì)各類催化反應(yīng)機(jī)理的本質(zhì)加深理解。4、組織學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn),撰寫專題綜述，在了解相關(guān)催化領(lǐng)域研究發(fā)展動(dòng)態(tài)的同時(shí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)分析、評(píng)價(jià)、歸納有關(guān)理論的方法，鍛煉學(xué)習(xí)閱讀專業(yè)文獻(xiàn)以及撰寫文章的能力。同時(shí)要求學(xué)生將所查閱的內(nèi)容制作PPT與同學(xué)分享，并可以進(jìn)行討論。六、課程教學(xué)內(nèi)容第1章.緒論（2學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容(1)催化作用及催化劑的基本概念；實(shí)現(xiàn)催化作用的機(jī)理；(2)催化劑和催化科學(xué)的發(fā)展的發(fā)展歷史及發(fā)展方向；(3)影響催化劑的反應(yīng)性能的因素和提高催化劑反映性能的方法；(4)催化劑和催化反應(yīng)的分類方法、各自特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。2．重、難點(diǎn)提示催化作用及其機(jī)理第2章.吸附和多相催化反應(yīng)過程（6學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容(1)有關(guān)吸附的基本概念，包括吸附質(zhì)，吸附劑等；(2)物理吸附和化學(xué)吸附的本質(zhì)區(qū)別；(3)吸附勢(shì)能曲線表達(dá)方式及物理意義；(4)不同物質(zhì)以及同一種物質(zhì)的幾種不同的化學(xué)吸附態(tài)的形式；(5)吸附熱的不同表達(dá)形式以及吸附熱形式與吸附鍵強(qiáng)度之間的關(guān)系；(6)吸附等溫方程的作用形式及其相互間的差別，理想吸附的等溫線形式。2．重、難點(diǎn)提示(1)各種物質(zhì)的化學(xué)吸附態(tài)；理想吸附的等溫線形式；多相反應(yīng)過程分析；(2)化學(xué)吸附態(tài)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響；吸附等溫方程的作用及其相互間的差別。第3章.酸性催化劑及其催化作用（4學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容(1)酸、堿的定義及其分類；常見固體酸的結(jié)構(gòu)和酸性中心的形成；(2)酸函數(shù)定義，固體酸性質(zhì)測(cè)定方法，酸量、酸強(qiáng)度的測(cè)定方法；固體堿性質(zhì)測(cè)定方法，堿量、堿強(qiáng)度的測(cè)定方法；(3)酸堿中心形成原理，分子篩催化劑的結(jié)構(gòu)、酸性；(4)掌握固體酸堿催化的反應(yīng)特點(diǎn)及催化機(jī)理。2．重、難點(diǎn)提示常見固體酸的結(jié)構(gòu)和酸性中心的形成；軟硬酸堿原理；酸量與酸強(qiáng)與催化作用的相互關(guān)系；酸量及酸強(qiáng)的概念及測(cè)定方法；分子篩的結(jié)構(gòu)與性能；催化裂化催化機(jī)理。第4章.金屬催化劑及其催化過程（6學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容(1)金屬催化劑的用途及特性；(2)金屬鍵及金屬能帶理論的基本要點(diǎn)；(3)金屬的電子組態(tài)與氣體吸附能力的關(guān)系；金屬催化劑催化活性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則；(4)金屬晶格缺陷的形成，金屬的晶格缺陷與催化作用之間的關(guān)系；(5)金屬催化劑的催化加氫反應(yīng)以及催化重整反應(yīng)；(6)擔(dān)載金屬的相互作用對(duì)催化活性的影響；燒結(jié)作用對(duì)催化劑活性的影響。2．重、難點(diǎn)提示金屬鍵及金屬能帶理論；金屬的化學(xué)鍵與催化活性之間的相互關(guān)系；金屬的晶格缺陷與催化作用之間的關(guān)系；金屬催化劑的催化加氫反應(yīng)以及催化重整反應(yīng)。第5章.半導(dǎo)體催化劑及其催化作用（4學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容(1)掌握半導(dǎo)體催化劑的特點(diǎn)性能；半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)理論；費(fèi)米能級(jí)與逸出功；(2)金屬氧化物結(jié)構(gòu)與氣體吸附；金屬氧化物上氣體的吸附態(tài)；不同吸附態(tài)的氧與催化反應(yīng)；(3)金屬-氧鍵的類型、鍵能；金屬氧化物的酸堿性；金屬-氧鍵、酸堿性與催化活性選擇性；(4)半導(dǎo)體特性與催化活性的關(guān)系;尖晶石催化劑的特性及催化性能。2．重、難點(diǎn)提示半導(dǎo)體催化劑的特點(diǎn)性能；半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)理論；施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)的加入對(duì)費(fèi)米能級(jí)、逸出功和電導(dǎo)率的影響；金屬氧化物上氣體的吸附態(tài)；不同吸附態(tài)的氧與催化反應(yīng)；半導(dǎo)體特性與催化活性的關(guān)系。第6章.配位作用與催化（6學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容(1)配位催化的有關(guān)特性；配合物的組成及結(jié)構(gòu)；18電子規(guī)則；配合物的鍵合；配合物催化劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及催化作用；(2)配位催化的基元反應(yīng)；氧化加成反應(yīng)；(還原)消除反應(yīng)；插入反應(yīng)或遷移反應(yīng)；(3)配位催化劑特點(diǎn)及催化反應(yīng)機(jī)理。2．重、難點(diǎn)提示配位催化的基元反應(yīng)類型；配位催化理論，包括價(jià)鍵理論、分子軌道理論、配位場(chǎng)晶體場(chǎng)理論的基本模型。第7章.工業(yè)催化劑的設(shè)計(jì)、制備與表征（4學(xué)時(shí)）1．教學(xué)內(nèi)容(1)催化劑設(shè)計(jì)的基本方法，催化劑制備技術(shù)及催化劑基本的表征技術(shù)(2)催化劑設(shè)計(jì)方法的基本方法和步驟(3)介紹催化劑制備的基本方法和步驟以及每種制備方法的特點(diǎn)(4)催化性能評(píng)價(jià)的基本方法和步驟；不同的催化劑類型其評(píng)價(jià)體系的建立和方法的可行性分析。2．重、難點(diǎn)提示催化劑設(shè)計(jì)的基本方法，催化劑制備的基本方法及催化劑表征的基本方法。七、學(xué)時(shí)分配章目教學(xué)內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)理論教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)一緒論20二吸附和多相催化反應(yīng)過程60三酸性催化劑及其催化作用40四金屬催化劑及其催化過程60五半導(dǎo)體催化劑及其催化作用40六配位作用與催化60七工業(yè)催化劑的設(shè)計(jì)、制備與表征40總計(jì)320八、課程考核方式1.考核方式：考查2.成績構(gòu)成以期末考試成績?yōu)橹?，結(jié)合平時(shí)成績、課堂提問、作業(yè)、出勤等情況，綜