《催化原理》课程教学大纲 课程名称：催化原理 课程类别：专业选修课 适用专业：化学 考核方式：考查 总学时、学分：32学时2学分 其中实验学时：0学时 一、课程教学目的 本课程的目的在于使学生理解催化剂与催化作用的基础知识，掌握酸碱催化 剂、金属及半导体催化剂、络合催化剂等几种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，使学生了解本学科的最新发展动态，为扩大知识面 以及在今后实际工作中应用相关知识打下基础。 二、课程教学要求 使学生了解有关催化剂与催化作用的基础知识，掌握酸碱催化剂、金属及半 导体催化剂、络合催化剂等重要工业催化剂的催化反应原理，了解环境催化等本 学科及交叉学科的发展动态。了解相关的研究方法，培养学生分析和解决催化剂 制备技术中各种实际问题的能力，以适应社会对于化学专业人才的需求。 三、先修课程 本课程的先行课程有：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学等。 四、课程教学重、难点 催化剂的组成其及在催化反应中所起的作用：均相催化作用本质：物理吸附 与化学吸附的差异及对反应分子的活化作用，吸附等温线和催化反应动力学方 程：固体酸碱催化剂酸中心的构成、表征和催化反应特性；半导体催化剂催化作 用特点，半导体理论，催化中的能量适应和几何适用原理：金属、金属负载型催 化剂的催化反应特点，金属能带理论
《催化原理》课程教学大纲 课程名称：催化原理 课程类别：专业选修课 适用专业：化学 考核方式：考查 总学时、学分： 32 学时 2 学分 其中实验学时： 0 学时 一、课程教学目的 本课程的目的在于使学生理解催化剂与催化作用的基础知识，掌握酸碱催化 剂、金属及半导体催化剂、络合催化剂等几种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，使学生了解本学科的最新发展动态，为扩大知识面 以及在今后实际工作中应用相关知识打下基础。 二、课程教学要求 使学生了解有关催化剂与催化作用的基础知识，掌握酸碱催化剂、金属及半 导体催化剂、络合催化剂等重要工业催化剂的催化反应原理，了解环境催化等本 学科及交叉学科的发展动态。了解相关的研究方法，培养学生分析和解决催化剂 制备技术中各种实际问题的能力，以适应社会对于化学专业人才的需求。 三、先修课程 本课程的先行课程有：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学等。 四、课程教学重、难点 催化剂的组成其及在催化反应中所起的作用；均相催化作用本质；物理吸附 与化学吸附的差异及对反应分子的活化作用，吸附等温线和催化反应动力学方 程；固体酸碱催化剂酸中心的构成、表征和催化反应特性；半导体催化剂催化作 用特点，半导体理论，催化中的能量适应和几何适用原理；金属、金属负载型催 化剂的催化反应特点，金属能带理论
五、课程教学方法与教学手段 1、以多媒体教学为主，传统教学方法为辅的教学方式，力求达到更好的教学 效果。 2、积极实行启发式、互动式和讨论式教学，培养学生独立思考能力和创新意 识。有意识地采用设疑或质疑的方式，引导学生独立思考，分析讨论得出正确的结 论。 3、教学中对固体催化材料的体相结构和表面结构与催化性能间关系采用多 媒体展示，网上资源利用以及教学模型相结合的教学手段，加深学生对结构与性 能间的构效关系的理解，从而提高教学效果。催化反应机理既是教学重点，又是 教学难点，在授课时注重联系实际，让学生对各类催化反应机理的本质加深理解。 4、组织学生查阅相关文献，撰写专题综述，在了解相关催化领域研究发展动 态的同时，使学生学会分析、评价、归纳有关理论的方法，锻炼学习阅读专业文 献以及撰写文章的能力。同时要求学生将所查阅的内容制作PPT与同学分享，并 可以进行讨论。 六、课程教学内容 第1章绪论(2学时) 1.教学内容 (1)催化作用及催化剂的基本概念：实现催化作用的机理： (2)催化剂和催化科学的发展的发展历史及发展方向： (3)影响催化剂的反应性能的因素和提高催化剂反映性能的方法： (4)催化剂和催化反应的分类方法、各自特点及应用范围。 2.重、难点提示 催化作用及其机理 第2章.吸附和多相催化反应过程(6学时)
五、课程教学方法与教学手段 1、以多媒体教学为主,传统教学方法为辅的教学方式，力求达到更好的教学 效果。 2、积极实行启发式、互动式和讨论式教学,培养学生独立思考能力和创新意 识。有意识地采用设疑或质疑的方式,引导学生独立思考,分析讨论得出正确的结 论。 3、教学中对固体催化材料的体相结构和表面结构与催化性能间关系采用多 媒体展示，网上资源利用以及教学模型相结合的教学手段，加深学生对结构与性 能间的构效关系的理解，从而提高教学效果。催化反应机理既是教学重点，又是 教学难点，在授课时注重联系实际，让学生对各类催化反应机理的本质加深理解。 4、组织学生查阅相关文献,撰写专题综述，在了解相关催化领域研究发展动 态的同时，使学生学会分析、评价、归纳有关理论的方法，锻炼学习阅读专业文 献以及撰写文章的能力。同时要求学生将所查阅的内容制作 PPT 与同学分享，并 可以进行讨论。 六、课程教学内容 第 1 章.绪论（2 学时） 1．教学内容 (1) 催化作用及催化剂的基本概念；实现催化作用的机理； (2) 催化剂和催化科学的发展的发展历史及发展方向； (3) 影响催化剂的反应性能的因素和提高催化剂反映性能的方法； (4) 催化剂和催化反应的分类方法、各自特点及应用范围。 2．重、难点提示 催化作用及其机理 第 2 章. 吸附和多相催化反应过程（6 学时）
1.教学内容 (1)有关吸附的基本概念，包括吸附质，吸附剂等： (2)物理吸附和化学吸附的本质区别： (3)吸附势能曲线表达方式及物理意义： (4)不同物质以及同一种物质的几种不同的化学吸附态的形式： (⑤)吸附热的不同表达形式以及吸附热形式与吸附键强度之间的关系： (6吸附等温方程的作用形式及其相互间的差别，理想吸附的等温线形式。 2.重、难点提示 (1)各种物质的化学吸附态：理想吸附的等温线形式：多相反应过程分析： (2)化学吸附态对化学反应的影响：吸附等温方程的作用及其相互间的差别。 第3章.酸性催化剂及其催化作用(4学时) 1.教学内容 (1)酸、碱的定义及其分类；常见固体酸的结构和酸性中心的形成： (2)酸函数定义，固体酸性质测定方法，酸量、酸强度的测定方法：固体碱性质测定方法，碱量、碱强 度的测定方法： (3)酸碱中心形成原理，分子筛催化剂的结构、酸性： (4)掌握固体酸碱催化的反应特点及催化机理。 2.重、难点提示 常见固体酸的结构和酸性中心的形成：软硬酸碱原理：酸量与酸强与催化作用的相互关系：酸量及酸 强的概念及测定方法：分子筛的结构与性能：催化裂化催化机理。 第4章.金属催化剂及其催化过程（6学时) 1.教学内容 (1)金属催化剂的用途及特性： (2)金属键及金属能带理论的基本要点： (3)金属的电子组态与气体吸附能力的关系：金属催化剂催化活性的经验规则： (4)金属晶格缺陷的形成，金属的晶格缺陷与催化作用之间的关系： (⑤)金属催化剂的催化加氢反应以及催化重整反应： (6)担载金属的相互作用对催化活性的影响：烧结作用对催化剂活性的影响。 2.重、难点提示
1．教学内容 (1) 有关吸附的基本概念，包括吸附质，吸附剂等； (2) 物理吸附和化学吸附的本质区别； (3) 吸附势能曲线表达方式及物理意义； (4) 不同物质以及同一种物质的几种不同的化学吸附态的形式； (5) 吸附热的不同表达形式以及吸附热形式与吸附键强度之间的关系； (6) 吸附等温方程的作用形式及其相互间的差别，理想吸附的等温线形式。 2．重、难点提示 (1) 各种物质的化学吸附态；理想吸附的等温线形式；多相反应过程分析； (2) 化学吸附态对化学反应的影响；吸附等温方程的作用及其相互间的差别。 第 3 章. 酸性催化剂及其催化作用（4 学时） 1．教学内容 (1) 酸、碱的定义及其分类；常见固体酸的结构和酸性中心的形成； (2) 酸函数定义，固体酸性质测定方法，酸量、酸强度的测定方法；固体碱性质测定方法，碱量、碱强 度的测定方法； (3) 酸碱中心形成原理，分子筛催化剂的结构、酸性； (4) 掌握固体酸碱催化的反应特点及催化机理。 2．重、难点提示 常见固体酸的结构和酸性中心的形成；软硬酸碱原理；酸量与酸强与催化作用的相互关系；酸量及酸 强的概念及测定方法；分子筛的结构与性能；催化裂化催化机理。 第 4 章.金属催化剂及其催化过程（6 学时） 1．教学内容 (1) 金属催化剂的用途及特性； (2) 金属键及金属能带理论的基本要点； (3) 金属的电子组态与气体吸附能力的关系；金属催化剂催化活性的经验规则； (4) 金属晶格缺陷的形成，金属的晶格缺陷与催化作用之间的关系； (5) 金属催化剂的催化加氢反应以及催化重整反应； (6) 担载金属的相互作用对催化活性的影响；烧结作用对催化剂活性的影响。 2．重、难点提示
金属键及金属能带理论：金属的化学键与催化活性之间的相互关系：金属的晶格缺陷与催化作用之间 的关系：金属催化剂的催化加氢反应以及催化重整反应。 第5章.半导体催化剂及其催化作用(4学时) 1.教学内容 (1)掌握半导体催化剂的特点性能：半导体能带结构理论：费米能级与逸出功： (2)金属氧化物结构与气体吸附：金属氧化物上气体的吸附态：不同吸附态的氧与催化反应： (3)金属-氧键的类型、键能：金属氧化物的酸碱性：金属-氧键、酸碱性与催化活性选择性： (4)半导体特性与催化活性的关系，尖晶石催化剂的特性及催化性能。 2.重、难点提示 半导体催化剂的特点性能：半导体能带结构理论：施主杂质和受主杂质的加入对费米能级、逸出功和 电导率的影响：金属氧化物上气体的吸附态：不同吸附态的氧与催化反应：半导体特性与催化活性的关系。 第6章.配位作用与催化(6学时) 1.教学内容 (1)配位催化的有关特性：配合物的组成及结构；18电子规则：配合物的键合：配合物催化剂的结构 特点及催化作用： (2)配位催化的基元反应：氧化加成反应：（还原）消除反应：插入反应或迁移反应： (3)配位催化剂特点及催化反应机理。 2.重、难点提示 配位催化的基元反应类型：配位催化理论，包括价键理论、分子轨道理论、配位场晶体场理论的基本 模型。 第7章.工业催化剂的设计、制备与表征（4学时) 1.教学内容 (1)催化剂设计的基本方法，催化剂制备技术及催化剂基本的表征技术 (2)催化剂设计方法的基本方法和步骤 (3)介绍催化剂制备的基本方法和步骤以及每种制备方法的特点 (4)催化性能评价的基本方法和步骤：不同的催化剂类型其评价体系的建立和方法的可行性分析。 2.重、难点提示 催化剂设计的基本方法，催化剂制备的基本方法及催化剂表征的基本方法
金属键及金属能带理论；金属的化学键与催化活性之间的相互关系；金属的晶格缺陷与催化作用之间 的关系；金属催化剂的催化加氢反应以及催化重整反应。 第 5 章. 半导体催化剂及其催化作用（4 学时） 1．教学内容 (1) 掌握半导体催化剂的特点性能；半导体能带结构理论；费米能级与逸出功； (2) 金属氧化物结构与气体吸附；金属氧化物上气体的吸附态；不同吸附态的氧与催化反应； (3) 金属-氧键的类型、键能；金属氧化物的酸碱性；金属-氧键、酸碱性与催化活性选择性； (4) 半导体特性与催化活性的关系;尖晶石催化剂的特性及催化性能。 2．重、难点提示 半导体催化剂的特点性能；半导体能带结构理论；施主杂质和受主杂质的加入对费米能级、逸出功和 电导率的影响；金属氧化物上气体的吸附态；不同吸附态的氧与催化反应；半导体特性与催化活性的关系。 第 6 章.配位作用与催化（6 学时） 1．教学内容 (1) 配位催化的有关特性；配合物的组成及结构；18 电子规则；配合物的键合；配合物催化剂的结构 特点及催化作用； (2) 配位催化的基元反应；氧化加成反应；(还原)消除反应；插入反应或迁移反应； (3) 配位催化剂特点及催化反应机理。 2．重、难点提示 配位催化的基元反应类型；配位催化理论，包括价键理论、分子轨道理论、配位场晶体场理论的基本 模型。 第 7 章.工业催化剂的设计、制备与表征（4 学时） 1．教学内容 (1) 催化剂设计的基本方法，催化剂制备技术及催化剂基本的表征技术 (2) 催化剂设计方法的基本方法和步骤 (3) 介绍催化剂制备的基本方法和步骤以及每种制备方法的特点 (4) 催化性能评价的基本方法和步骤；不同的催化剂类型其评价体系的建立和方法的可行性分析。 2．重、难点提示 催化剂设计的基本方法，催化剂制备的基本方法及催化剂表征的基本方法
七、学时分配 教学环节 章目 教学内容 理论教学学时 实验教学学时 一 绪论 2 0 二 吸附和多相催化反应过程 6 0 三 酸性催化剂及其催化作用 4 0 四 金属催化剂及其催化过程 6 0 五 半导体催化剂及其催化作用 4 0 六 配位作用与催化 6 0 工业催化剂的设计、制备与表 七 4 0 征 总计 32 0 八、课程考核方式 1.考核方式： 考查 2.成绩构成 以期末考试成绩为主，结合平时成绩、课堂提问、作业、出勤等情况，综合给予评定。 九、选用教材和参考书目 [1]《石油化工催化作用导论》，孙桂大等编，石化出版社，2000年： [2]《催化作用基础》，李荣生等编，北京科学出版社，1990年： [3]《催化化学》，吴越编，科学出版社，1995年： [4]《催化剂与催化作用》，王桂茹编，大连理工大学出版社，2004年
七、学时分配 章目 教学内容 教学环节 理论教学学时 实验教学学时 一 绪论 2 0 二 吸附和多相催化反应过程 6 0 三 酸性催化剂及其催化作用 4 0 四 金属催化剂及其催化过程 6 0 五 半导体催化剂及其催化作用 4 0 六 配位作用与催化 6 0 七 工业催化剂的设计、制备与表 征 4 0 总计 32 0 八、课程考核方式 1.考核方式： 考查 2.成绩构成 以期末考试成绩为主，结合平时成绩、课堂提问、作业、出勤等情况，综合给予评定。 九、选用教材和参考书目 ［1］《石油化工催化作用导论》，孙桂大等编，石化出版社，2000 年； ［2］《催化作用基础》，李荣生等编，北京科学出版社，1990 年； ［3］《催化化学》，吴越编，科学出版社，1995 年； ［4］《催化剂与催化作用》，王桂茹编，大连理工大学出版社，2004 年
