《工業(yè)催化》課程大

1、工業(yè)催化 教案大綱課程編號(hào) ：S132022課程類(lèi)型：專(zhuān)業(yè)課課程名稱(chēng)：工業(yè)催化英文名稱(chēng)：Industrial Catalysis學(xué)分： 2適用專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)第一部分大綱說(shuō)明一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程屬于化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)和應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課程， 主要介紹工業(yè)催化技術(shù)的應(yīng)用以及催化劑設(shè)計(jì)、 制備、表征的一般知識(shí)和規(guī)律。 通過(guò)教案使學(xué)生掌握催化作用原理、 催化劑設(shè)計(jì)、 催化劑制備與催化劑活性評(píng)價(jià)等基本知識(shí)， 了解催化過(guò)程的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)，為培養(yǎng)化工專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。二、 課程的基本要求1、知識(shí)要求：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使 學(xué)生了解催化作用的基本規(guī)律和 基本原

2、理，了解熱力學(xué)平衡原理對(duì)催化作用的制約。 了解催化劑的組成、 制備原理和方法， 催化實(shí)驗(yàn)用的反應(yīng)器和檢測(cè)儀器、 手段等。了解 工業(yè)催化技術(shù)的基本要求和特性。 掌握一些重要催化劑， 如固體酸堿催化劑、 分子篩催化劑、 金屬催化劑、絡(luò)合催化劑、金屬氧化物劑和金屬硫化物催化劑的催化作用和制備方法。2、能力要求：本課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在學(xué)習(xí)過(guò)程中要使學(xué)生多實(shí)踐、多觀察、多思考，從而提高其自學(xué)能力、分析能力和動(dòng)手能力。使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)有關(guān)催化劑的基本知識(shí)，進(jìn)行簡(jiǎn)單催化劑的設(shè)計(jì)和制備；能夠?qū)Υ呋瘎┳骱?jiǎn)單表征。三、本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系本課程應(yīng)在物理化學(xué)、化工原理等課程之后開(kāi)設(shè)。四、學(xué)時(shí)分配本課程

3、學(xué)分為 2 學(xué)分，建議開(kāi)設(shè) 32 學(xué)時(shí)（在保證學(xué)分的前提下可以微調(diào)）。章（節(jié)）內(nèi)容講課實(shí)驗(yàn)（上課堂討論（習(xí)現(xiàn)場(chǎng)教總學(xué)學(xué)時(shí)機(jī)）學(xué)時(shí)題課）學(xué)時(shí)案學(xué)時(shí)時(shí)第一章緒論11第二章催化作用與催化劑33第三章吸附作用與多相催化66第四章各類(lèi)催化劑及其催化作用1010第五章工業(yè)催化劑的制備與使用66第六章工業(yè)催化劑的活性評(píng)價(jià)與66宏觀物性的表征合計(jì)3232五、教材與參考書(shū)建議教材：工業(yè)催化 （第二版），黃仲濤，化學(xué)工業(yè)出版社，2006 年參考書(shū)目：1、工業(yè)應(yīng)用催化劑 ，金杏妹，華東理工大學(xué)出版社，2004 年2、工業(yè)催化劑研制與開(kāi)發(fā)，閔恩澤，中國(guó)石化出版社，1997 年3、工業(yè)催化劑設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，黃仲濤，華南理工

4、大學(xué)出版社，1992 年4、催化劑工程導(dǎo)論 ，王尚弟、孫俊全，化學(xué)工業(yè)出版社，2001 年5、工業(yè)催化原理 ，李玉敏，天津大學(xué)出版社，1996 年六、教案方法與手段建議本課程以講授為主，部分內(nèi)容采用課堂討論的形式。本課程與生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)，宜采用多媒體展現(xiàn)相關(guān)生產(chǎn)中的資料圖片，提高教案效果。要求學(xué)生認(rèn)真完成作業(yè)外，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在條件許可的情況下，帶領(lǐng)學(xué)生到化工廠(chǎng)參觀，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。七、課程考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定辦法考核形式：考試（閉卷）。成績(jī)?cè)u(píng)定辦法：課堂表現(xiàn)10%，作業(yè) 20% ，考試 70%。第二部分課程內(nèi)容大綱第一章緒論（ 1 學(xué)時(shí)）一、本章的教案目的和要求：通過(guò)對(duì)本章

5、的學(xué)習(xí)， 了解工業(yè)催化劑在經(jīng)濟(jì)上的重要性；了解工業(yè)催化的發(fā)展簡(jiǎn)史；了解催化領(lǐng)域的新進(jìn)展。重點(diǎn)：工業(yè)催化發(fā)展簡(jiǎn)史。二、教案內(nèi)容及要求：1、課程的任務(wù)和性質(zhì)；2、課程的主要內(nèi)容；3、工業(yè)催化的發(fā)展簡(jiǎn)史：催化概念的誕生，基礎(chǔ)化工催化工藝的開(kāi)發(fā)期，煉油和石化工業(yè)的發(fā)展期，合成高分子材料工業(yè)的興起，擇形催化與新一代煉油工業(yè)，手性催化與制藥工業(yè)；4、催化領(lǐng)域新進(jìn)展：環(huán)境保護(hù)和環(huán)境友好的催化技術(shù)，新能源開(kāi)發(fā)的催化技術(shù)，新材料合成的催化技術(shù)和新型催化材料，生物催化技術(shù)， 手性催化技術(shù)， 組合催化技術(shù)，納 M催化技術(shù)，微化學(xué)反應(yīng)體系中的催化技術(shù)。第二章催化劑與催化作用（ 3 學(xué)時(shí)）一、本章的教案目的和要求：了解

6、催化劑的組成、載體的功能；了解均相催化劑的特征；掌握催化劑的定義、催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性和壽命等概念。重點(diǎn)：催化作用和催化劑定義，催化劑分類(lèi)，催化劑組成。難點(diǎn)：催化基元反應(yīng)步驟。二、教案內(nèi)容及要求：1、催化作用的定義與特征：定義，特征；2、催化劑的組成與載體功能：催化劑的組成，載體的功能；3、對(duì)工業(yè)催化劑的要求：活性和選擇性指標(biāo)，穩(wěn)定性和壽命指標(biāo)，環(huán)境友好和自然界的相容性；4、均相催化劑的特征：均相中的分子分散，催化基元反應(yīng)步驟，絡(luò)合均相催化的工業(yè)應(yīng)用案例。第三章吸附作用與多相催化（6 學(xué)時(shí)）一、本章的教案目的和要求：掌握催化劑的吸附作用、BET等溫式、多相催化中的傳質(zhì)過(guò)程；了解催化劑的

7、表面結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)：催化劑的吸附作用、吸附等溫式，多相催化中的傳質(zhì)過(guò)程。難點(diǎn)：吸附等溫式。二、教案內(nèi)容及要求：1、多相催化的反應(yīng)步驟：外擴(kuò)散與外擴(kuò)散系數(shù)，內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)，反應(yīng)物分子的化學(xué)吸附，表面反應(yīng)，產(chǎn)物的脫附；2、吸附等溫線(xiàn)：簡(jiǎn)單的朗格繆爾吸附等溫式，解離吸附的朗格繆爾等溫式，競(jìng)爭(zhēng)吸附的朗格繆爾等溫式，非理想的吸附等溫式，BET公式；3、金屬表面上的化學(xué)吸附：化學(xué)吸附研究用的金屬表面，金屬表面上分子的吸附態(tài)，分子在金屬上的活化及其吸附強(qiáng)度，金屬表面上化學(xué)吸附的應(yīng)用；4、氧化物表面上的化學(xué)吸附：半導(dǎo)體氧化物上的化學(xué)吸附，絕緣體氧化物上的化學(xué)吸附，氧化物表面積的測(cè)定；第四章各類(lèi)催化劑及其催化作用（10

8、 學(xué)時(shí)）一、本章的教案目的和要求：掌握各類(lèi)催化劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用原理；了解各種催化劑中典型的催化作用實(shí)例。重點(diǎn)：各類(lèi)催化劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用原理。難點(diǎn)：各類(lèi)催化劑的作用原理。二、教案內(nèi)容及要求：1、酸堿催化劑及其催化作用：固體酸堿的定義和分類(lèi)，固體表面的酸堿性質(zhì)及其測(cè)定，酸、堿中心的形成與結(jié)構(gòu)，固體酸堿的催化作用，超強(qiáng)酸及其催化作用，超強(qiáng)堿及其催化作用雜多化合物及其催化作用離子交換樹(shù)脂及其催化作用；2、分子篩催化劑及其催化作用：分子篩的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，分子篩催化劑的催化性能與調(diào)變，中孔分子篩催化劑及其催化作用；3、金屬催化劑及其催化作用：金屬和金屬表面的化學(xué)鍵，金屬催化劑催化活性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則， 負(fù)載型金

9、屬催化劑的催化活性，金屬簇狀物催化劑，合金催化劑及其催化作用；非晶態(tài)合金催化劑及其催化作用，金屬膜催化劑及其催化作用；4、金屬氧化物和硫化物催化劑及其催化作用：半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)及其催化活性，氧化物表面的MO性質(zhì)與催化劑活性、選擇性的關(guān)聯(lián)，復(fù)合金屬氧化物催化劑的結(jié)構(gòu)化學(xué)，金屬硫化物催化劑及其催化作用；5、絡(luò)合催化劑及其催化作用：過(guò)渡金屬離子的化學(xué)鍵合，絡(luò)合催化中的關(guān)鍵反應(yīng)步驟，絡(luò)合催化循環(huán)，配位場(chǎng)的影響，均相絡(luò)合催化劑的固相化技術(shù)。第五章工業(yè)催化劑的制備與使用（6 學(xué)時(shí)）一、本章的教案目的和要求：熟悉催化劑的制備過(guò)程；了解催化材料的類(lèi)型；掌握催化劑制備各單元操作的基本原理及工業(yè)催化劑的制備方法；了解各種制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)。重點(diǎn)：工業(yè)催化劑的制備方法，各種制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)。難點(diǎn)：工業(yè)催化劑的制備方法。二、教案內(nèi)容及要求：1、工業(yè)催化劑的制備：沉淀法，浸漬法，混合法，離子交換法；2、工業(yè)催化劑的使用：運(yùn)輸、貯存與填裝，升溫與還原，開(kāi)、停車(chē)及鈍化，催化劑的使用、失活與再生。第六章 工業(yè)催化劑的活性評(píng)價(jià)與宏觀物性的表征（6 學(xué)時(shí)）一、本章的教案目的和要求：掌握催化劑的失活原因、催化劑的再生方法；熟悉各種催化劑的表征方法。重點(diǎn)： 催化劑失活的原因，催化劑的再生方法；一般表征方法的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)儀器，各種表征方法的測(cè)量原理。難點(diǎn)：催化劑失活原因。二、教案內(nèi)容及要求