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《应 用 催 化》
课程名称:应用催化 英文名称:Applied Catalysis
课程编号:F112Z633 学时:36 学分:2
适用专业:化学反应工程与工艺、应用化学、环境工程、制药工程、能源工程、材料科学与工程等本科生
开课系(所):化学化工学院 化学工程系
课程的性质、地位、作用和任务
本 课程是化学工程与工艺、应用化学、制药工程与环境工程专业的特色专业课程。本课程对化工制药类学生的综合素质培养十分重要,它的主要任务是:通过学习催化 作用的基本原理,了解催化过程的化学本质,熟悉催化剂研究与开发的基本方法,并能够将新型催化剂与催化过程开发原理运用到资源的化工利用、化学制药、环境 和能源等工业领域。
课程的教学内容和基本要求
本 课程的基本教学内容包括:催化作用特征、表面吸附与表面修饰、表面结构测量、催化剂设计、催化剂制备、催化剂活性评价、各类催化剂及催化作用、催化应用实 例分析、催化剂制备与催化作用基本实验方法,并能灵活运用催化知识,解决资源化工利用、制药、环境和能源等过程工业领域实际问题。先修课程:无机与分析化学、大学化学、普通物理
对学生能力培养的基本要求
(1) 通过课堂教学,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的基本知识,了解催化过程的应用与发展趋势。
(2) 通过实验教学,掌握催化剂制备、催化剂宏观特性与微观特性测量、催化剂活性评价等基本催化实验操作,提高学生动手能力和理论联系实际的能力,灵活运用催化知识,解决化工、医药、材料、环境和能源等过程工业领域实际问题,为今后工作打下坚实的基础。
实验(上机)的内容和基本要求
《应用催化实验》是《化学工程与工艺专业实验》重要组成部分,共计12-16学时.本课程需要学生完成 : (1) 催化剂制备; 催化剂宏观特性测量、微观形貌观测实验、与活性评价实验,要求学生掌握催化实验原理、基本操作,并能运用催化知识,针对不同的应用领域,进行新型催化剂与催化过程设计与开发。
课程基本教学进度表
上课周次 |
讲 课 |
课堂讨论、讲座、实验、习题课、课外作业 |
参考资料 |
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内 容 |
估计课外时数 |
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1 |
1 《应用催化》课程的性质与任务 2 催化过程研究背景 3 催化作用特征 |
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教、参1 |
2 |
1 催化反应界面特征 2 催化反应分类 3 多相催化反应循环 4 多相催化反应中的控制步骤 |
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教、参1 |
3 |
1 表面吸附作用 2 催化剂的物理吸附 3 催化剂的化学吸附 4 吸附平衡与等温方程 |
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教、参1、参2 |
4 |
1 表面结构 2 结构表征方法简介 3 表面结构对催化活性的影响 4 表面结构修饰 |
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教 |
5 |
1 催化剂的表面结构参数 2 BET法测量比表面积 3 催化剂的孔结构测量 4 催化剂孔内扩散 |
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教、参1、参2 |
6 |
1 催化剂表面活性的调变 2 助剂(促进剂)的作用 3 载体的作用 4 催化材料种类 5 如何制造一个好的催化剂? 6 催化剂设计方法 7 催化剂制备方法 |
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教 |
7 |
1 催化活性、选择性与稳定性 2 催化转化动力学分析 3 竞争反应:选择性问题 4 催化剂的活性评价:从微反应器到规模化反应器案例分析 5 催化剂中毒、失活与再生 |
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教 |
8 |
1 酸碱催化剂与催化作用原理 2 催化剂表面酸、碱性质及其测定 3 超强酸 4 固体酸碱催化作用案例分析 |
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参1、参2 |
9 |
1 沸石分子筛催化剂的组成与结构 2 沸石分子筛催化剂的催化性能与调变 3 沸石分子筛的择形催化作用 |
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参1、参2 |
10 |
1 金属催化剂的应用与特性 2 金属的电子与结构因素对催化作用的影响 3 合金催化剂的应用与特性 4 负载型催化剂的催化活性 5 金属催化剂作用案例分析 |
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参1、参2 |
11 |
1 过渡金属氧(硫)化物催化剂的应用与特性 2 半导体的能带结构及其催化活性 3 过渡金属氧化物催化剂的氧化-还原机理 4 复合金属氧化物催化剂催化作用 5 过渡金属氧化物催化剂典型催化过程案例分析 |
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参1、参2 |
12 |
1 络合催化剂的应用与特性 2 过渡金属离子的化学成键作用 3 络合催化循环与配位场的影响 4 络合催化与烯烃聚合 |
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参1、参2 |
13 |
1 光催化的应用与特性 2 光催化剂设计与评价 3 典型光催化过程案例分析 |
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专题讲座 |
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14 |
1 电催化的应用与特性 2 电催化剂设计与评价 3 典型电催化过程案例分析 |
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专题讲座 |
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15 |
1 催化在资源转化利用中应用 2 煤资源的清洁利用 3 石油的加工与化工利用 4 天然气催化转化 |
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教 |
16 |
1 催化在环境保护中应用 2 汽车尾气的催化净化过程 3 NOX、SO2的催化转化 4 家居环境的净化 |
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专题讲座 |
教 |
17 |
1 日常生活中的催化 2 粮食:化肥生产 3 食品精细化:植物油精制 4 衣:化学纤维生产 5 医疗与保健:药物不对称合成 |
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教 |
18 |
1 应用催化的未来 2 催化剂的智能化设计 3 环境友好化学工艺过程的催化 4 未来能源:氢的生产 5 未来发电与运输动力:燃料电池 6 催化在新药合成中应用 |
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教 |
教材和教学参考书
1. 教材:Michael Bowker, The basis and application of Heterogenous Catalysis, Oxford University Press, 1998(教)
2. 教学参考书:
(1)黄仲涛主编,《工业催化》,化学工业出版社,2000 (参1)
(2)王尚弟,孙俊全,《催化剂工程导论》,化学工业出版社,2003 (参2)
(3)吴越,《催化化学》(上、下),科学出版社,2000
(4)王延吉,赵新强 编著,《绿色催化过程与工艺》,化学工业出版社,2002
(5)钟邦克,《精细化工过程催化作用》,中国石化出版社,2002
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