1、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 Catalysis Principles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
2、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
3、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
4、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
5、 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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、：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
11、：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
12、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
13、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：
14、 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
15、：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
16、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
17、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；（
18、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
19、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
20、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
21、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
