《工业催化原理与应用》课程教学大纲（本科）.docx

工业催化原理与应用课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：1061239012课程名称（中/英文）：工业催化原理与应用/Principles and Applications of Industrial Catalysis课程类别：专业选修课开课学期：第6学期学分：2.0总学时：32理论学时：24实验/实践学时：8适用专业：应用化学适用对象：本科先修课程：精细化学品化学 化工工艺学开课学院：环境工程与化学学院二、课程简介工业催化原理与应用是应用化学的专业选修课，本着面向实际化工生产过程中催化剂的制 备原理与方法，化工生产工艺过程对催化剂性能的影响等组织教学，是专业学生从事相关工作的重 要基础知识。通过本课程的学习，使学生理解催化剂与催化作用，掌握酸碱催化剂、金属及过渡金 属氧化物催化剂、络合催化剂等典型催化剂的催化作用原理，了解环境催化的特点及研究内容，使 学生具备有关催化剂合成、表征与测试的基础知识及基本技能，了解学科的开展动态，同时培养学 生的绿色化学、循环经济和可持续开展的理念。三、课程教学目标1 .课程对毕业要求的支撑指标点4.1掌握化工过程和单元操作的基础知识，熟悉典型化工设备、工艺流程及过程控制的 原理与技术，理解化工生产过程的系统性工艺和流程，并了解其约束条件。指标点7.1 了解分析检测、化工技术及相关专业领域的开展前沿，掌握新技术、新产品和新工 艺动态。指标点7.2利用现代技术工具和信息手段，进行分析方法研究、产品（精细品）开发和化工技 术工艺改造，具备开展初步科学研究和技术工程研发能力。2 .课程教学目标（1）能够掌握有关催化的理论，从微观的角度探讨催化剂组成、比例及外表层原子、分子及离 子的位置、运动以及构型与催化剂性能的关系。（2）能够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，掌握化工生产中催化 剂的应用及相关的催化过程，并运用工业催化的知识与技术开展实验方案设计和操作；（3） 了解工业催化技术的新开展，具备开发新催化剂和催化过程的能力，为今后的科研和开发 打下良好的基础。3 .教学内容与课程教学目标之间的对应关系课程教学目标课程教学目标课程教学目标教学内容教学方法目标1:能够掌握有关催化 的理论，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。催化作用的定义与特征；催化剂的组成与 功能；多相催化的反响步骤、吸附等温线、 金属外表上的化学吸附和氧化物外表上 的化学吸附；1 .授课2 .启发式教学3 .案例提供课4 .翻转课堂与讨论5 .动画视频目标2：能够系统地掌握工 业催化的基本概念、基本 原理、基本方法及技巧， 掌握化工生产中催化剂的 应用及相关的催化过程， 并运用工业催化的知识与 技术开展实验方案设计和 操作；酸碱催化剂及其催化作用、分子筛催化剂 及其催化作用、金属氧化物和硫化物催化 剂及其催化作用、络合催化剂及其催化作 用；固体酸碱催化剂；离子液体型催化剂； 多酸类催化剂；工业催化剂的制备与使 用；工业催化剂的活性评价与宏观物性的 表征；才旨示法测定外表固体酸的分布；沸 石催化剂的制备与成型1 .授课2 .启发式教学3 .案例提供课4 .翻转课堂与讨论5 .实验设计与操作目标3： 了解工业催化技术 的新开展，具备开发新催 化剂和催化过程的能力， 为今后的科研和开发打下 良好的基础。工业技术的开展趋势、方法更新；工业催 化剂的特点；未来能源和燃料工业用催化 技术；具有突异催化性能的新材料；1 .授课2 .案例分析和讨论3 .校企合作课堂4 .动画视频4 .课程思政元素：根据课程性质和教学内容，本课程的思政元素有：绿色化学、循环经济和可 持续开展的理念。四、教学内容第1章绪论1 .教学内容：课程的性质和任务，课程内容；工业催化的开展历史；工业催化技术在化工开展的各 个时期的作用；催化科学技术面临的新挑战。2 .教学：催化剂概述、催化开展新领域；催化作用的定义与特征；催化剂的组成与功能。3 .教学难点：化工生产对工业催化剂的要求。4 .思政元素：催化开展新领域（绿色化学的理念）第2章固体催化剂的结构基础L教学内容：固体中键合结构类型，晶体结构基本概念，分子外表化学，固体能带结构；催化剂载 体的结构、外表层外气固界层的结构、体相和表相结构的不完整性、纳米材料结构5 .教学：催化剂载体的结构、外表层外气固界层的结构6 .教学难点：分子外表化学、固体能带结构7 .案例教学：催化剂的载体效应SMSI8 .动画视频：晶体结构第3章吸附、催化作用与催化剂L教学目标：酸碱催化剂及其催化作用、分子筛催化剂及其催化作用、金属氧化物和硫化物催化剂 及其催化作用、络合催化剂及其催化作用。常用的酸碱催化剂；分子筛的分类及结构组成；氧化物催化 剂的催化作用。2 .教学：半导体的能带结构，酸碱催化剂、分子筛催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、金属 硫化物催化剂的定义、性质及催化作用。3 .教学难点：杂多化合物及其催化作用、金属膜催化剂。4 .案例教学：分子筛催化剂在正异构烷烧别离中的实际应用5 4章络合催化与聚合催化教学内容：络合催化基本介绍，过渡金属离子的化学键合，络合催化中的关键反响步骤，络合催化 循环，配位场的影响，均相络合催化剂的固相化技术，无金属的均相催化有机小分子催化。教学：络合催化中的关键反响步骤，均相络合催化剂的固相化技术教学难点：过渡金属离子的化学键合6 5章 环保催化与环境友好催化技术（选学）7 6章 新能源和燃料工业用催化技术（选学）8 7章 生物催化技术（选学）9 8章 精细有机合成和药物、调制剂生产的催化策略技术（选学）10 章 微动力学分析法与工业催化剂设计L教学内容：微动力学分析法、工业催化剂的设计方法；计算机辅助催化剂设计，组合技术和酶催 化原理设计催化剂，固体催化剂设计的新思路11 教学：微动力学分析法案例分析；工业催化剂的设计方法12 教学难点：组合技术、催化剂类型设计13 思政元素：催化剂设计的新思路（循环经济和可持续开展的理念）14 动画视频：计算机设计、组合技术设计第10章工业催化剂的制备与使用1 .教学内容：工业催化剂的制备，共沉淀制备和浸渍制备催化剂的方法及其优缺点；混合制备法、 离子交接制备法、熔融制备法，催化剂的使用、失活与再生。2 .教学：工业催化剂的制备、工业的催化剂的使用。3 .教学难点：工业催化剂的制备。4 .校企合作课堂：工业催化剂的使用5 11章 工业催化剂的评价与宏观物性测试L教学内容：催化剂活性测试的基本概念、催化剂活性的测定和催化剂的宏观物性及其测定；影响 催化剂活性的因素，催化剂的外表积，孔结构的实验测定及其对催化反响的影响。催化剂活性的实验测 定方法；一些常用的表征手段如XRD、BET、TG-DSC等。2 .教学：催化剂活性的测定、催化剂宏观物性及其测定、工业催化剂寿命的考察。3 .教学难点：催化剂宏观物性及其测定。4 .案例教学：加氢脱硫催化剂的活性测试5 12章 催化剂表征技术简介（选学） 五、教学安排序号教学内容学时对应课程教学目标对应毕业要求 指标点1第1章绪论21、37.12第2章 固体催化剂的结构基础41、24.1、 7.13第3章吸附、催化作用与催化剂81、2、34.1、 7.14第4章 络合催化与聚合催化41、2、34.1、 7.15第9章 微动力学分析法与工业催化 剂设计41、2、37.1、 7.26第10章 工业催化剂的制备与使用41、2、37.1> 7.27第11章工业催化剂的评价与宏观物性测试61、2、37.1> 7.2合计32六、课内实验教学安排序号实验名称实验内容实验 学时对应的 课程教学目标实验类 型每组 人数1指示法测定 外表固体酸 的分布通过实验掌握 ammett指示剂法测 定催化剂外表固体酸41、2、3设计性42沸石催化剂 的制备与成 型采用离子交换法制备 沸石催化剂，通过实 验掌握工业制备常用 固体酸催化剂的原理 和方法41、2、3创新性4七、课程考核与评分标准1.课程考核本课程成总成绩包括形成性评价（平时成绩）和结果性评价（期末成绩），形成性评价（平时成绩）占40%,结果性评价（期末考试成绩）占60%。形成性评价包括课堂讨论（10%）、作业（10%）,实验操作（20%）。期末考试采用闭卷，总分值100分，折算60%计入总成绩。2 .课程教学目标的考核序号课程教学目标考核内容考核1目标1：能够掌握有关催 化的理论，从微观的角 度探讨催化剂组成、比 例及外表层原子、分子 及离子的位置、运动以 及构型与催化剂性能的 关系。多相催化的反响步骤、吸附等 温线、金属外表上的化学吸附 和氧化物外表上的化学吸附；课堂讨论，课下作业，期 末考试2目标2：能够系统地掌握 工业催化的基本概念、 基本原理、基本方法及 技巧，掌握化工生产中 催化剂的应用及相关的 催化过程，并运用工业 催化的知识与技术开展 实验方案设计和操作；酸碱催化剂及其催化作用、分 子筛催化剂及其催化作用、金 属氧化物和硫化物催化剂及其 催化作用、络合催化剂及其催 化作用；工业催化剂的制备与 使用；工业催化剂的活性评价 与宏观物性的表征；课堂讨论，实验设计及操 作过程，实验报告，期末 考试3目标3： 了解工业催化技 术的新开展，具备开发 新催化剂和催化过程的 能力，为今后的科研和 开发打下良好的基础。工业技术的开展趋势、方法更 新；工业催化剂的特点；未来 能源和燃料工业用催化技术； 具有突异催化性能的新材料课堂讨论，课下作业，期 末考试3 .成绩评定标准形成性评价（40%）：按照下表中所列考核标准进行评价。考核环节考核结果及标准评估工程及权重（90100 分）良好（8090分）中等（7080分）及格（6070分）不及格（60分）课堂讨论 （25 分）预习非常充分，积 极参加课堂讨论， 并有自己独到的 见解预习较为充分， 积极参加课堂讨 论预习基本充分， 能够主动参加 课堂讨论预习基本充分， 能够参加课堂 讨论没有预习，无法 参加课堂讨论课下作业 （25 分）作业能够完成，完 成质量，能够灵活 运用所学知识和 理论解决问题，并 获得正确结论作业能够完成， 完成质量较高， 能够运用所学知 识和理论解决问 题，并获得正确 结论作业能够完成， 完成质量基本 符合要求，能够 运用所学知识 和理论解决问 题，并获得结论作业基本能够 完成，局部题目 解答存在抄袭 现象，运用所学 知识和理论解 决问题的能力 基本符合要求作业不能完成， 存在抄作业现 象实验局部 （50 分）实验过程中操作 认真规范，小组分 工明确，实验结果 准确可靠;实验报 告内容完整充实， 书写工整规范，实 验结果描述准确， 并结合实验过程 中的出现的问题 进行的分析和讨 论实验过程中操作 认真规范，小组 分工明确，实验 结果可靠；实验 报告内容完整， 书写规范，实验 结果描述准确， 简单对实验结果 进行分析和讨论实验操作过程 中仔细认真，操 作不规范，小组 分工明确，实验 结果基本可靠； 实验报告内容 完整，书写规 范，实验结果描 述准确，未对实 验结果进行分 析和讨论实验操作过程 中不严谨，操作 不规范，小组分 工不明确，实验 结果不准确；实 验报告内容不 完整，书写不规 范，实验结果描 述不清楚，且存 在明显问题实验操作过程 中不认真或者 违章操作；实验 报告不完整，实 验报告出现严 重错误或报告 抄袭迹象明显结果性评价(60%)：期末考试试卷题型共分为六大类型，包括：填空题、选择题、简答题、分 析题、计算题和设计题。考试内容覆盖面广，涉及各章节内容，包括固体催化剂的结构基础、酸碱 催化剂、分子筛催化剂、金属氧化物和硫化物催化剂及各类催化作用、催化剂的设计和工业催化剂的 制备及表征等，既有基本概念、基础理论，也更强调应用性内容和综合性问题，以检验学生对所学 知识技术的运用能力。考试内容符合教学大纲要求，根据实际卷面分数计入成绩。八、教材、参考书目、重要文献以及课程网络资源建议教材：(1)黄仲涛主编.工业催化(版).化学工业，2014参考书：(1)甄开吉主编.催化作用基础.科学，2016(2)王尚弟 主编.催化剂工程导论.化学工业，2007(3)辛勤 主编.固体催化剂研究方法.科学，2004