《工业催化》课程教学大纲
《工业催化原理》教学大纲(07)0
化工资源有效利用国家重点实验室
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《工业催化原理》教学大纲
三、课程教育目标： 通过教学使学生： 1．了解有关工业催化的基本概念。
2．了解和掌握工业催化剂的常用制备和研究方法。
3．理解和掌握常见的工业催化反应过程。
4．了解和掌握常用工业催化反应器的结构特征。
5．了解一些工业催化反应过程的最新进展。
化工资源有效利用国家重点实验室 5
四、教学内容与要求[4]：
7．工业催化反应器的特征（4 学器的结构、
特征 。
8．工业催化反应过程新进展（4 学时）
人为非定态周期操作催化反应过程、膜催化反应过程、超临 界化学反应过程、耦合化工过程剂等工业催化反应新过程的
进展。
讨论：（2 学时） 考试：（2 学时） 考试权重：考试85%；平时情况15%。
化工资源有效利用国家重点实验室 9
《工业催化原理》教学大纲
五、主要参考书：
[1] 黄仲涛, 耿建铭. 工业催化. 第二版. 北京：化学工业出版 社，2006. [2] 甄开吉 等. 催化作用基础. 第三版. 北京：科学出版社， 2005. [3] 许越 等 著．催化剂设计与制备工艺．北京：化学工业 出版社，2003. [4] 吴越. 催化化学. 增补重印版. 北京：科学出版社，2000. [5] J. Hagen. Industrial Catalysis: A Practical Approach. New York：Wiley-VCH, 1999. [6] R. J. Wijngaarden. Industrial Catalysis: Optimizing Catalysts and Processes. Weinheim: Wiley-VCH, 1998.
工业催化教学设计
工业催化教学设计一、课程简介本课程旨在通过理论讲解和实验操作，使学生理解催化反应的基本原理和工业应用，掌握催化剂种类、选择和性质的基本知识，了解反应过程和反应机理，并提高学生的实验操作能力和安全意识。
二、教学目标1.了解催化反应的基本概念及应用；2.掌握催化剂的种类、选择和性质；3.了解反应过程和反应机理；4.提高学生的实验操作能力和安全意识。
三、教学内容1.催化反应的基本原理1.1 催化反应的定义1.2 催化反应与热力学1.3 催化作用机理1.4 催化反应动力学1.5 催化反应器的种类和应用2. 催化剂种类、选择和性质2.1 催化剂种类和性质2.2 催化剂的选择原则2.3 催化剂的制备方法和性能测试3. 反应过程和反应机理3.1 催化剂在反应中的作用3.2 反应机理和反应过程的分析3.3 催化反应的热效应和热平衡4. 实验操作4.1 催化剂的合成和制备4.2 催化剂性能测试4.3 催化反应的操作和优化4.4 反应产物的分离和纯化四、教学方法本课程以理论授课、实验操作和课堂讨论为主要教学方法，每周安排1-2次实验课，教师将根据学生实际情况设置相关课程内容，采用多种教学方法组合，如讲解、演示、讨论、练习等组合来完成教学过程。
五、考核方式1.课堂出勤：20%2.作业和报告：30%3.实验操作：50%六、教材建议1.商彦飞. 催化反应工艺学[M]. 北京: 化学工业出版社,2016.2.Alyn G. McDaniel, Ingo Eilks. The Role of theLaboratory in Chemistry Teaching[M]. Switzerland:Springer, 2016.3.裘方明. 催化基础与应用[M]. 北京: 化学工业出版社,2007.4.韦永凡. 催化原理与工程应用[M]. 北京: 化学工业出版社,2007.七、参考文献1.Ertl G, K. W. Parameters and descriptive languagefor heterogeneous catalysis. Science[J]. 2008: 1255-1257.2.Courtheyn D, T. V. Physical and chemical aspects ofcatalysis[J]. 2007: 369-374.3.Studt F, Abild-Pedersen F, Bligaard T, etal. Identification of non-precious metal catalyticmaterials for selective hydrogenation of acetylene[J].Science[J]. 2008: 320-325.4.Nawrocki J, Pettersen L, Westbye M, et al. Fuelcells for home power supply: A thirty year record of the development of fuel cell technology at IFE[J].Proceedings of the 14th International Conference on New Developments in Ferroelectric Materials, 2007.八、教学进度课时内容讲解方式第1-2课催化反应的基本原理讲解第3-5课催化剂种类、选择和性质讲解第6-8课反应过程和反应机理讲解第9-16课实验操作实验操作、讨论第17-18课总结与评估讨论九、教学反馈本课程既注重教学理论的传授，更注重教学实践的操作，我们将提供完善的实验设备和环境，以期达到教学目的，最终实现优质化催化教育的目标。
《工业催化》课程大纲(doc 7页)
《工业催化》教学大纲课程编号：S132022 课程类型：专业课课程名称：工业催化英文名称：Industrial Catalysis学分：2 适用专业：化学工程与工艺、应用化学第一部分大纲说明一、课程的性质、目的和任务本课程属于化学工程与工艺专业和应用化学专业的专业必修课程，主要介绍工业催化技术的应用以及催化剂设计、制备、表征的一般知识和规律。
通过教学使学生掌握催化作用原理、催化剂设计、催化剂制备与催化剂活性评价等基本知识，了解催化过程的应用与发展趋势，为培养化工专业技术人才提供坚实的理论基础。
二、课程的基本要求1、知识要求：通过本课程的学习，使学生了解催化作用的基本规律和基本原理，了解热力学平衡原理对催化作用的制约。
了解催化剂的组成、制备原理和方法，催化实验用的反应器和检测仪器、手段等。
了解工业催化技术的基本要求和特性。
掌握一些重要催化剂，如固体酸碱催化剂、分子筛催化剂、金属催化剂、络合催化剂、金属氧化物剂和金属硫化物催化剂的催化作用和制备方法。
2、能力要求：本课程是一门实践性很强的课程，在学习过程中要使学生多实践、多观察、多思考，从而提高其自学能力、分析能力和动手能力。
使学生能够运用所学有关催化剂的基本知识，进行简单催化剂的设计和制备；能够对催化剂作简单表征。
三、本课程与相关课程的联系本课程应在《物理化学》、《化工原理》等课程之后开设。
四、学时分配本课程学分为2学分，建议开设32学时（在保证学分的前提下可以微调）。
五、教材与参考书建议教材：《工业催化》（第二版），黄仲涛，化学工业出版社，2006年参考书目：1、《工业应用催化剂》，金杏妹，华东理工大学出版社，2004年2、《工业催化剂研制与开发》，闵恩泽，中国石化出版社，1997年3、《工业催化剂设计与开发》，黄仲涛，华南理工大学出版社，1992年4、《催化剂工程导论》，王尚弟、孙俊全，化学工业出版社，2001年5、《工业催化原理》，李玉敏，天津大学出版社，1996年六、教学方法与手段建议本课程以讲授为主，部分内容采用课堂讨论的形式。
工业催化基础课程教学大纲.doc
催化原理教学大纲课程名称：催化原理英文名称：The principle of catalysis总学时：32学时理论学时：32 实验学时：0 总学分：2.0一、课程的性质、目的及任务本课程主要介绍工业催化技术的应用以及催化剂设计、制备、表征的一般知识和规律。
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同学们系统地掌握工业催化的基本概念、基本原理、基本方法及技巧，为今后的科研和开发打下良好的基础。
二、课程教学基本要求本课程要求学生掌握催化作用的基本原理，了解各类催化剂及其催化作用，包括固体酸碱催体、分子筛催化、金属催化、络合催化、金属氧化物和金属硫化物催化等，并跟踪工业催化的最新进展；初步了解工业催化剂的基本要求，催化剂的组成、制备原理和方法；初步了解催化实验用的反应器和检测仪器、手段等。
三、课程教学基本内容第一章催化作用与催化剂（含绪论）第一节绪论第二节催化作用与催化剂第二章均相催化第一节配位催化的主要原理及应用第二节酸碱催化的主要原理及应用第三章多相催化第一节多相催化的反应步骤第二节..吸附等温线第三节.金属表面上的化学吸附第四节.氧化物表面上的化学吸附第五节.固体酸碱催化剂及其催化作用第六节.分子筛催化剂及其催化作用第七节.金属催化剂及其催化作用第八节.金属氧化物和硫化物催化剂及其催化作用第四章酶催化第一节.酶的结构及命名第二节.酶催化的特征第三节.酶催化动力学第五章工业催化剂的制备与表征第一节工业催化剂的制备第二节..催化剂的使用、失活与再生第三节催化剂的表面积及其测定第四节催化剂的孔结构及其测定第五节催化剂微观结构的表征第六章工业催化剂的设计主要介绍国外几个主要的催化剂设计专家系统.学时分配表教学内容讲课时实验时实践时上］机时自学时习题课讨论时第一章催化作用与催化剂（含绪论） 4第二章均相催化 4第三章多相催化10第四章酶催化 4第五章工业催化剂的制备与表征8第六章工业催化剂的设计 2合计32总计32.主要参考书目[1]《工业催化剂设计与开发》，黄仲传等编著，华南理工大学出版社;[2]《工业催化原理》，李玉敏，天津大学出版社；[3]《液相化学反应动力学原理》，金家骏，上海科学技术出版社；[4]《催化剂成型》，朱洪法，中国石油化工出版社；1987;[5]《实用催化》，高正中，化学工业出版社，1996。
工业催化原理教学大纲
《工业催化原理》课程教学大纲课程名称：工业催化原理英文名称：Industrial Catalysis课程代码：一、课程基本情况1．学分：2学分学时：32（理论学时：32实验学时：）2．课程类别：专业方向选修课3．适用专业：化学工程与工艺4．适用对象：本科5．先修课程：无机化学，有机化学，传递过程、物理化学6．教材与参考书目：参考书：《工业催化原理》，李玉敏编著，天津大学出版社，1992；《催化作用基础》（第三版），甄开吉，李荣生等编著，科学出版社，2005；《工业催化》，顾伯鄂，吴震宵编著，石油工业出版社，1987。
7．考核方式：考查二、课程介绍1.通过本课程的学习，可以使学生了解有关催化剂的制备、应用、性能测试及化学反应过程中催化作用的基本原理、基本方法等。
通过这门课的教学工作，有助于培养学生综合运用多学科基本理论，联系生产实际，提高分析问题解决问题的能力；有助于培养学生深入实际，注重调查研究的作风。
通过学习进一步提高学生分析问题解决问题的能力，拓宽学生视野，介绍国内外工业催化的研究进展和发展方向。
为学生的进一步深造和参加技术与科研工作打下良好的理论基础。
2.工业催化原理是化学工程与工艺专业方向选修课。
以基础的化学知识为先导，是学生在具备了高等数学、物理化学、化工原理等理论知识后选修的一门课程。
本课程的学习更加注重培养学生分析问题解决问题的能力，为后续的毕业论文与毕业设计教学环节的实施奠定了理论基础。
3.通过学习，学生不仅能掌握有关催化的理论和相关的基础知识，同时要求学生掌握化工生产中催化剂的应用及催化过程，且具有开发新催化剂和催化过程的能力。
课堂教学提倡灵活多样的，联系实际的教学方法，开展启发式教学等。
三、课程内容、学时分配及教学基本要求第一章绪论（共2学时）（一）教学内容：第一节催化作用和催化剂知识要点：催化作用及催化剂的基本概念；实现催化作用的机理。
第二节催化剂和催化科学的发展知识要点：催化剂和催化科学的发展的发展历史及发展方向。
化工专业《工业催化》教学大纲
《工业催化》教学大纲课程编码：0412102602课程名称：工业催化学时/学分：24/1.5先修课程：《无机化学》、《有机化学》、《物理化学》适用专业：化学工程与工艺开课教研室：化工教研室一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是化学工程与工艺专业的专业选修课程。
2．课程任务：本课程的任务是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和熟悉工业催化技术的基本要求和特性，为培养化工专业工程师提供理论基础服务。
二、课程教学基本要求通过本课程的教学，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。
成绩考核形式：期末成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（作业、课堂提问等）（30%)。
成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本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。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生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；掌握课程的性质和任务、课程的主要内容。
3.教学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。
4.教学内容（1）课程的性质和任务（2）课程的主要内容（3）课程的教学安排（4）工业催化参考文献简介第二章催化作用与催化剂1.教学基本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。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生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。
工业催化教学大纲
《工业催化》教学大纲课程编号：0810316002课程名称：工业催化英文名称：Industrial Catalysis课程类型：专业基础课总学时：32 讲课学时：24 实验学时：8学分：2.0适用对象：适用于本科环境工程专业先修课程：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学一．课程性质与目的《工业催化》课程，是化学过程与工艺专业的必修课，是根据全国化工工艺类专业教学指导委员会建议而设立的。
课程的学时数24、学分2个。
课程目的是：教会学生掌握催化作用的基本规律，了解催化过程的化学本质和熟悉工业催化技术的基本要求和特性，为培养化工工艺类专业工程师提供坚实的理论基础服务。
二．课程的基本要求通过本课程的学习，学生应该掌握催化作用的基本规律，了解催化过程的化学本质和熟悉工业催化技术的基本要求和特性。
此外，还应了解工业催化剂制备的一般性原则和常规的制备方法，以及常规的气相色谱法、比表面积测定及其在催化剂表征中的应用。
三．课程内容《工业催化》课程的主要内容，拟组合成五章，分三个部分：即催化作用的基本原理；各类催化剂及其催化作用；催化剂的制备、使用及其活性评价与表征。
第一部分为基础原理，包括第一、第二和第三章。
第一章绪论，概述催化科学及学科的发展。
第二章催化作用与催化剂，论述催化作用的基本原理和特征，对工业催化剂的基本要求。
强调催化作用对化学反应的专一性和热力学平衡原理对催化作用的制约。
第三章吸附作用与多相催化，为多相催化过程的理论分析和研究打下基础。
第二部分详尽地介绍各类催化剂及其催化作用。
包括酸碱催化，分子筛催化，金属催化，络合催化，金属氧化物、硫化物和复合氧化物催化剂及其催化作用原理等。
第三部分介绍催化剂的组成、制备方法、使用和评价与表征。
介绍一般性的原则和常规的制备方法，以使用为主。
催化剂的使用和实验研究，要通过实践来把握和强化，除了课堂讲授之外，更主要靠实验课和生产实习解决。
有关催化剂的表征，内容比较专门，涉及的范围也很广泛，《工业催化》课难于解决，只能介绍常规的气相色谱法、比表面积测定及其在催化剂表征中的应用。
《工业催化》课程教学大纲
工业催化第一章催化作用与催化剂基础第一节催化作用的定义与特征一、定义二、特征1、只能加速热力学上可行的反应2、只加速反应趋于平衡，而不改变平衡的位置3、通过改变反应历程改变反应速度4、降低反应活化能5、催化剂对反应具有选择性6、催化剂的寿命三、其他基本概念第二节对工业催化剂的要求一、估量一个催化剂价值的四个重要因素二、催化剂的工业性能第三节催化剂的组成与功能一、催化剂成分（固体Cat ）二、活性组分1、主剂成分2、按活性组分作用分类3、按导电性分三、载体1、定义2、分类3、载体催化剂命名4、催化剂载体功能四、助催化剂1、帮助载体2、帮助活性组分3、一些主要过程常用助Cat和其功能4、存在的最适宜含量第四节催化体系分类一、相的均一,性分类二、作用机理分类三、按反应类别分类第二章催化剂中的吸附作用第一节多相催化的反应过程一、多相催化反应步骤二、外扩散与外扩散系数DE1、外扩散2、外扩散速率影响因数三、内扩散与内扩散系数DI1、内扩散2、内扩散的三种类型第二节固体表面结构、几个概念二、晶体表面的晶面1、晶体2、金属晶体的三种典型结构3、晶格、晶面4、暴露晶面的影响因数二、晶体的不完整性1、固体中缺陷分类2、点缺陷3、线缺陷4、结晶剪切5、堆垛层错与颗粒边界四、晶体表面与体相比较1、合金表面组成2、晶体表面结构3、氧化物表面组成五、晶体表面能量的不均匀性1、原子水平的团体不均匀2、表面力的差别六、晶体的不完整性与催化作用1、不完整性关联到表面催化活性中心2、表面结构与所处气氛有关3、表面组成与反应混合物组成有关第三节分子在固体表面的吸附一、物理吸附与化学吸附1、定义2、物理吸附与化学吸附的区别3、化学吸附与催化二、吸附质的可动性1、吸附质点的两种平均寿命2、定位吸附与非定位吸附3、固体Xe上吸附惰性气体的表面势能三、吸附的位能曲线1、气体分子撞击晶面情况2、吸附位能曲线3、过渡态4、物理吸附价值5、双原子分子另一种吸附情况四、化学吸附的类型1、离解吸附和不离解化学吸附2、均裂离解吸附和非均裂离解吸附3、离解化学吸附的氧化与还原4、非离解化学吸附下氧化与还原5、三种化学吸附键第四节晶体的电子结构一、分子轨道理论和固体能带模型1、原子轨道近似，相对能量和形状2、分子轨道理论3、能带的形成（固体）4、能带结构5、能级的密度6、能带结构理论说明7、物质按能带结构分类8、固体按导电性分类二、配位场模型1 、配位场效应2、d轨道取向性3、3、实例三、价键理论一金属键的d%1、电子配对理论2、金属价键理论3、d特性%第三章各类催化剂及催化作用第一节金属催化剂及催化作用一、金属催化剂1、种类2、用途3、特征二、金属催化剂的化学吸附1 、气体在不同金属上化学吸附热变化2、气体在金属上化学吸附强度顺序3、金属按其对气体分子化学吸附的能力分类三、金属催化剂化学吸附的状态1、金属催化剂的电子逸出功02、反应物粒子的电势I3、吸附状态四、化学吸附中的几何因素1、几何因素对活性影响2、理论五、吸附与催化一一火山型原理1、火山型原理2、火山曲线3、实例六、一些气体的化学吸附态1氢的吸附2氧的吸附态2氮的吸附态3co的吸附态5桂类的吸附态6乙烘7苯8饱和桂第二节固体酸碱催化剂一、定义、分类1、定义Br ©nsted和Lewis定义2、分类二、机理1、金属氧化物2、混合金属氧化物3、影响酸位和碱位的因数三、固体表面酸、碱性测定1、酸位的类型及鉴定2、固体酸强度和酸量3、固体碱强度与碱量4、酸一碱对协同位5、固体超强酸、超强碱四、固体酸、碱催化作用1、酸位的性质与催化作用关系2、酸强度与催化活性和选择性关系3、酸量与催化剂活性关系4、正碳离子的形成及反应规律5、固体碱催化剂第三节分子筛催化剂一、概述1、沸石：2、沸石特点：3、沸石存在形式4、分类5、分子筛二、发展史1、五十年代一一沸石2、六十年代——人工合成工业催化剂3、七十年代一一工艺路线、产品质量改进4、八十年代一一A1P04磷酸铝分子筛5、九十年代以来三、分子筛沸石的结构特点1、基本结构单元2、环结构3、笼结构4、分子筛结构四、沸石分子筛的酸、碱催化性能及其调变1、酸中心的形成与本征催化性能2、沸石分子筛酸性调变五、分子筛择型催化性质1、反应物择型催化2、产物择型催化3、过渡状态限制择形催化剂4、分子交通控制的择型催化六、沸石分子筛催化剂碱催化和酸、碱协同催化作用七、新型磷酸铝分子筛A1P04第四章催化剂设计与制备第一节催化剂的分子设计基础一、催化剂分子设计的理论与实验1、理论2、实验二、催化剂分子设计的特点第二节催化剂分子设计方法一、催化剂设计方法分类1、传统经验法2、定性催化剂设计方法3、数学模型模拟辅助催化剂设计4、电子计算机辅助催化剂设计二、催化剂分子设计方法1.程序框图2.组分筛选3.热力学可行性分析4.催化剂原料的确定三、催化剂类别第三节工业催化剂的制备原理一、沉淀法1、沉淀过程和沉淀剂的选择2、影响沉淀的因素3、沉淀法类型4、典型沉淀法生产工艺二、浸渍法1、载体的选择和浸渍液的配制2、活性组分在载体上的分布与控制3、浸渍法分类4、工艺三、离子交换法1、无机离子交换剂制备（分子筛）2、有机离子交换剂制备（离子交换树脂）四、共混法五、固体催化剂的成型1、形状及使用性能六、干燥与焙烧1、干燥2、焙烧第三节常用催化剂的制备工艺一、活性氧化铝的制备（沉淀法）1、酸法沉淀工艺2、影响因素二、新型甲醇酮系催化剂制备（分步沉淀）1、目前使用工业催化剂（生产甲醇）2、新型合成甲醇铜素催化剂三、负载型镰催化剂的制备（浸渍沉淀法）1、浸渍沉淀的制备流程2、影响因素四、分子筛的合成（导晶沉淀法）1、高硅钠型分子筛原粉2、最佳原料配比第五节催化剂制备技术的新进展一、微乳化技术与催化剂二、稀土元素与催化剂三、纳米技术与催化剂四、超临界技术五、膜技术与催化剂六、绿色化学化工及环境友好催化剂。
《工业催化基础》课程教学大纲(本科)
《工业催化基础》课程教学大纲英文名称：Basis of Catalysis in Industry课程类型：专业课课程要求：必修学时/学分：32/2适用专业：化学工程与工艺一、课程性质与任务该课程的主要目的与要求是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。
为培养上述专业的工程技术人才提供坚实的理论基础。
二、课程与其他课程的联系本课程是一门多学科综合性很强的专业课，要求学生先修普通化学、分析化学有机化学、物理化学等基础课。
由于催化剂在化学工业上应用广泛，有90%以上的化学反应过程都使用催化剂，在学习期间或之后可以安排化工工艺学、化学反应工程课程时，对更好学习和理解这些课程的内容有很大的好处。
三、课程教学目标1．学习催化剂和催化作用基础知识和基本理论知识；掌握常催化作用特征；选用合适催化剂的能力；2．了催化剂活化、催化剂的失活及其再生过程，具对工业催化剂评价和使用的能力；3．掌握基本的催化剂设计和研制创新方法，培养学生追求创新的态度和意识；4．熟悉各类催化剂的特点和应用领域，了解各类催化剂的催化理论及其应用以及影响催化作用的因素；5．培养学生的对催化剂的制备、检测和评价的工程实践学习能力，使学生掌握典型的实验方法，获得实验技能的基本训练，具有运用催化原理解决工业催化实际问题的能力；6．了解工业催化的前沿和新发展动向。
四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）本课程没有可其他课外教学过程。
六、教学方法由于本课程中涉及知识面较宽，所阐述内容较多，最新的科技研究成果也比较丰富，为了引起学生学习的兴趣和加强讲授时的教学效果，本课程采用多媒体课件教学为主的教学方式。
由于在讲授过程中加入了大量的工业催化方面的研究成果，提高了学生的学习热情，也为拓宽他们将来的就业渠道打下了一定的基础。
在课堂教学中，通过讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段让学生了解催化剂和理解催化原理的基本概念及其在化工生产中的应用。
《工业催化》教学大纲
《工业催化》教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：工业催化课程英文名称：Industrial Catalysis课程编号：06141191课程类型：专业（方向）课总学时：36学分：2.0适用专业：化学工程与工艺（无机化工）专业先修课程：基础化学、有机化学、物理化学、化工原理开课院系：化工与制药学院二、课程的性质与任务本课程论述催化作用的基本原理，工业催化剂的基本要求，热力学平衡原理对催化作用的制约，介绍各类催化剂及其催化作用，并介绍催化剂的组成、制备原理和方法，催化实验用的反应器和检测仪器、手段等。
让学生掌握催化作用的基本规律，了解催化过程的化学本质和熟悉工业催化技术的基本要求和特性，为培养化工工艺类专业工程师提供坚实的理论基础服务。
三、课程教学基本要求通过本课程的学习，让学生掌握催化作用的基本规律和基本原理，工业催化剂的基本要求，理解热力学平衡原理对催化作用的制约。
掌握各类催化剂及其催化作用，包括固体酸碱催体、分子筛催化、金属催化、络合催化、金属氧化物和金属硫化物催化等，并了解催化剂的组成、制备原理和方法，催化实验用的反应器和检测仪器、手段等。
熟悉工业催化技术的基本要求和特性，为培养化工工艺类专业工程师提供坚实的理论基础服务。
四、理论教学内容和基本要求第一章催化作用与催化剂第一节催化作用的定义与特征；第二节催化剂的组成与功能；第三节对工业催化剂的要求；第四节均相催化与均相催化简介第二章吸附作用与多相催化：第一节多相催化的反应步骤；第二节吸附等温线；第三节金属表面上的化学吸附；第四节氧化物表面上的化学吸附第三章各类催化剂及其催化作用：第一节酸碱催化剂及其催化作用；第二节分子筛催化剂及其催化作用；第三节金属催化剂及其催化作用；第四节金属氧化物和硫化物催化剂及其催化作用；第五节络合催化剂及其催化作用第四章工业催化剂的制备与使用：第一节工业催化剂的制备；第二节工业催化剂的使用第五章工业催化剂的活性评价与宏观物性的表征：第一节催化剂活性测试的基本概念；第二节催化剂活性的测定；第三节催化剂的宏观物性及其测定五、有关教学环节的要求教学以课堂教学、老师讲授为主，开展启发式教学，鼓励学生提出问题，展开讨论，最后进行归纳总结。
工业催化 教学大纲
工业催化教学大纲工业催化教学大纲工业催化是化学工程领域中的重要分支，它涉及到催化剂的设计、合成和应用，以及催化反应的机理和工艺优化等方面。
工业催化在化学工业的生产过程中起着至关重要的作用，因此，对工业催化的教学也显得尤为重要。
一、引言工业催化作为一门学科，其研究内容主要包括催化剂的种类、性质和合成方法，以及催化反应的机理和工艺优化等方面。
它在化学工业中的应用非常广泛，可以提高反应速率、改善选择性和增加产率等。
因此，对工业催化的教学需要系统而全面的安排。
二、基础知识1. 催化剂的分类和性质：介绍催化剂的分类方法，如金属催化剂、氧化物催化剂、酸碱催化剂等，并对不同催化剂的性质进行详细介绍，如表面活性、酸碱性质、热稳定性等。
2. 催化反应的基本原理：讲解催化反应的基本原理，包括活化能、反应速率、平衡常数等概念，并介绍催化剂对反应速率的影响。
3. 催化反应的机理：以几个典型的催化反应为例，详细介绍其反应机理，包括吸附、解离、表面扩散等过程，并探讨催化剂的作用机制。
三、催化剂的合成与表征1. 催化剂的合成方法：介绍常见的催化剂合成方法，如沉淀法、共沉淀法、浸渍法等，并对不同方法的优缺点进行比较。
2. 催化剂的物理化学表征：讲解常见的催化剂表征方法，如X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等，并探讨表征结果与催化性能之间的关系。
四、催化反应的工艺优化1. 反应条件的选择：介绍反应温度、压力、反应物浓度等反应条件对催化反应的影响，并讲解如何选择适当的反应条件以提高反应效率。
2. 催化剂的再生与寿命：探讨催化剂的失活原因，如积碳、毒化等，并介绍常见的催化剂再生方法，如焙烧、还原等。
3. 催化反应的过程控制：讲解如何通过反应器的设计和操作来实现对催化反应过程的控制，以提高反应的选择性和产率。
五、工业催化的应用1. 石油化工领域的应用：介绍工业催化在石油炼制、石化合成等领域的应用，如催化裂化、催化重整、催化加氢等。
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工业催化
第一章催化作用与催化剂基础
第一节催化作用的定义与特征
一、定义
二、特征
1、只能加速热力学上可行的反应
2、只加速反应趋于平衡，而不改变平衡的位置
3、通过改变反应历程改变反应速度
4、降低反应活化能
5、催化剂对反应具有选择性
6、催化剂的寿命
三、其他基本概念
第二节对工业催化剂的要求
一、估量一个催化剂价值的四个重要因素
二、催化剂的工业性能
第三节催化剂的组成与功能
一、催化剂成分（固体Cat）
二、活性组分
1、主剂成分
2、按活性组分作用分类
3、按导电性分
三、载体
1、定义
2、分类
3、载体催化剂命名
4、催化剂载体功能
四、助催化剂
1、帮助载体
2、帮助活性组分
3、一些主要过程常用助Cat和其功能
4、存在的最适宜含量
第四节催化体系分类
一、相的均一性分类
二、作用机理分类
三、按反应类别分类
第二章催化剂中的吸附作用
第一节多相催化的反应过程
一、多相催化反应步骤
二、外扩散与外扩散系数 DE
1、外扩散
2、外扩散速率影响因数
三、内扩散与内扩散系数 DI
1、内扩散
2、内扩散的三种类型
第二节固体表面结构
一、几个概念
二、晶体表面的晶面
1、晶体
2、金属晶体的三种典型结构
3、晶格、晶面
4、暴露晶面的影响因数
三、晶体的不完整性
1、固体中缺陷分类
2、点缺陷
3、线缺陷
4、结晶剪切
5、堆垛层错与颗粒边界
四、晶体表面与体相比较
1、合金表面组成
2、晶体表面结构
3、氧化物表面组成
五、晶体表面能量的不均匀性
1、原子水平的团体不均匀
2、表面力的差别
六、晶体的不完整性与催化作用
1、不完整性关联到表面催化活性中心
2、表面结构与所处气氛有关
3、表面组成与反应混合物组成有关
第三节分子在固体表面的吸附
一、物理吸附与化学吸附
1、定义
2、物理吸附与化学吸附的区别
3、化学吸附与催化
二、吸附质的可动性
1、吸附质点的两种平均寿命
2、定位吸附与非定位吸附
3、固体Xe上吸附惰性气体的表面势能
三、吸附的位能曲线
1、气体分子撞击晶面情况
2、吸附位能曲线
3、过渡态
4、物理吸附价值
5、双原子分子另一种吸附情况
四、化学吸附的类型
1、离解吸附和不离解化学吸附
2、均裂离解吸附和非均裂离解吸附
3、离解化学吸附的氧化与还原
4、非离解化学吸附下氧化与还原
5、三种化学吸附键
第四节晶体的电子结构
一、分子轨道理论和固体能带模型
1、原子轨道近似，相对能量和形状
2、分子轨道理论
3、能带的形成（固体）
4、能带结构
5、能级的密度
6、能带结构理论说明
7、物质按能带结构分类
8、固体按导电性分类
二、配位场模型
1、配位场效应
2、 d 轨道取向性
3、3、实例
三、价键理论—金属键的d%
1、电子配对理论
2、金属价键理论
3、d 特性%
第三章各类催化剂及催化作用
第一节金属催化剂及催化作用
一、金属催化剂
1、种类
2、用途
3、特征
二、金属催化剂的化学吸附
1、气体在不同金属上化学吸附热变化
2、气体在金属上化学吸附强度顺序
3、金属按其对气体分子化学吸附的能力分类
三、金属催化剂化学吸附的状态
1、金属催化剂的电子逸出功φ
2、反应物粒子的电势 I
3、吸附状态
四、化学吸附中的几何因素
1、几何因素对活性影响
2、理论
五、吸附与催化——火山型原理
1、火山型原理
2、火山曲线
3、实例
六、一些气体的化学吸附态
1、氢的吸附
2、氧的吸附态
2、氮的吸附态
3、CO的吸附态
5、烃类的吸附态
6、乙炔
7、苯
8、饱和烃
第二节固体酸碱催化剂
一、定义、分类
1、定义 Brφnsted 和Lewis 定义
2、分类
二、机理
1、金属氧化物
2、混合金属氧化物
3、影响酸位和碱位的因数
三、固体表面酸、碱性测定
1、酸位的类型及鉴定
2、固体酸强度和酸量
3、固体碱强度与碱量
4、酸—碱对协同位
5、固体超强酸、超强碱
四、固体酸、碱催化作用
1、酸位的性质与催化作用关系
2、酸强度与催化活性和选择性关系
3、酸量与催化剂活性关系
4、正碳离子的形成及反应规律
5、固体碱催化剂
第三节分子筛催化剂
一、概述
1、沸石：
2、沸石特点：
3、沸石存在形式
4、分类
5、分子筛
二、发展史
1、五十年代——沸石
2、六十年代——人工合成工业催化剂
3、七十年代——工艺路线、产品质量改进
4、八十年代——AlPO4磷酸铝分子筛
5、九十年代以来
三、分子筛沸石的结构特点
1、基本结构单元
2、环结构
3、笼结构
4、分子筛结构
四、沸石分子筛的酸、碱催化性能及其调变
1、酸中心的形成与本征催化性能
2、沸石分子筛酸性调变
五、分子筛择型催化性质
1、反应物择型催化
2、产物择型催化
3、过渡状态限制择形催化剂
4、分子交通控制的择型催化
六、沸石分子筛催化剂碱催化和酸、碱协同催化作用
七、新型磷酸铝分子筛 AlPO4
第四章催化剂设计与制备
第一节催化剂的分子设计基础
一、催化剂分子设计的理论与实验
1、理论
2、实验
二、催化剂分子设计的特点
第二节催化剂分子设计方法
一、催化剂设计方法分类
1、传统经验法
2、定性催化剂设计方法
3、数学模型模拟辅助催化剂设计
4、电子计算机辅助催化剂设计
二、催化剂分子设计方法
1.程序框图
2.组分筛选
3.热力学可行性分析
4.催化剂原料的确定
三、催化剂类别
第三节工业催化剂的制备原理
一、沉淀法
1、沉淀过程和沉淀剂的选择
2、影响沉淀的因素
3、沉淀法类型
4、典型沉淀法生产工艺
二、浸渍法
1、载体的选择和浸渍液的配制
2、活性组分在载体上的分布与控制
3、浸渍法分类
4、工艺
三、离子交换法
1、无机离子交换剂制备（分子筛）
2、有机离子交换剂制备（离子交换树脂）
四、共混法
五、固体催化剂的成型
1、形状及使用性能
六、干燥与焙烧
1、干燥
2、焙烧
第三节常用催化剂的制备工艺
一、活性氧化铝的制备（沉淀法）
1、酸法沉淀工艺
2、影响因素
二、新型甲醇酮系催化剂制备（分步沉淀）
1、目前使用工业催化剂（生产甲醇）
2、新型合成甲醇铜素催化剂
三、负载型镍催化剂的制备（浸渍沉淀法）
1、浸渍沉淀的制备流程
2、影响因素
四、分子筛的合成（导晶沉淀法）
1、高硅钠型分子筛原粉
2、最佳原料配比
第五节催化剂制备技术的新进展
一、微乳化技术与催化剂
二、稀土元素与催化剂
三、纳米技术与催化剂
四、超临界技术
五、膜技术与催化剂
六、绿色化学化工及环境友好催化剂。