《催化工程1》课程教学大纲.doc

《催化工程》课程实施大纲 1．教学理念 催化在炼油、化工、环保、制药、能源、材料等行业中创造了巨大的经济效益和社会效益，在当前我国能源面临挑战、加强环境保护的形势下，催化科学日益成为发展现代工农业和高新技术不可缺少的科学基础，在提高人民生活水平、推动国民经济发展、甚至决定战争胜负方面发挥巨大作用。催化将在我国未来社会发展领域肩负非常关键的角色，如何创新思维方式，瞄准国际学术前沿，加强基础性、创新性课题的研究，加快科研成果的转化，不断提高能源资源综合利用水平, 增强全面、协调可持续发展能力, 保障能源安全与可持续发展, 为中华民族的伟大复兴做出更大的贡献。 催化工程是研究催化化学学科中的原理和方法，研究催化化学体系行为最一般规律和理论的学科，是催化化学的理论基础。催化原理在化学和相关科学的发展中发挥越来越重要的作用。 Alwin Mittasch认为没有催化的化学就象一把断了柄的剑，一盏不能发光的灯，一个没有声音的铃。中国著名催化学者吴越认为催化是一门科学，一门技术，也是一门艺术；催化是一门发展中的理论和实践兼容并蓄的科学；催化既是一门基础科学，又是一门应用学科。催化是一门交叉学科。。 现代化学工业是建立在催化反应的基础之上，目前，90%以上的化工产品是借助催化剂生产出来的。尽管化学家们研制成功了无数种催化剂，并应用于工业生产。但对催化剂的作用原理和反应机理还是没有完全搞清楚。科学家们还不能完全随心所欲地设计某一特定反应的高效催化剂，而要靠实验工作去探索，以比较多种催化剂的性能，筛选出较好的催化剂。因此，催化学科还处在不断发展和完善的过程中。 我们教学的基本任务是传授催化工程的基本理论和基础知识，使学生掌握扎实的催化作用基础理论知识、掌握工业催化的研究方法、技术和手段。同时，积极引导和鼓励学生自主创新，让学生既具备专业的视角，又具有创新的素质。 在教学过程中，通过化学基础知识的回顾，用已经学过的化学物理知识解释催化基本概念，让学生主动思考，解出问题，通过大家讨论来加深对基本概念的理解。引入工业上主要催化反应过程，通过实际分析催化剂在化学工业上运用过程与其它单元操作之间的关系，说明化工过程对催化剂研制，催化剂使用过程的影响，分析催化剂失活的原因，抗中毒的方法，催化剂的简单的动力学分析，各种扩散对催化剂催化性能的影响。 2．课程介绍 2.1课程的性质及课程在学科专业结构中的地位、作用 《催化工程》是化学工程与工艺、应用化学及能源化学工程专业重要的专业选修课程之一。催化剂的研究和开发是现代化学工业的核心问题之一，现代化学工业的巨大成就是同催化剂的使用联系在一起的。通过学习，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征，为培养化工工艺类专业工程师提供坚实的理论基础。 2.2课程的前沿及发展趋势 以往，催化剂的应用领域集中于石油炼制和化学工业，最近30多年，催化剂的应用范围不断扩展，有了很大变化。从上世纪70年代开始，以石油危机为契机，提出了诸如节约石油，开辟新能源等问题，实质上是要寻求化学原料转化的新途径和开发可以取代“化石燃料”的新能源，这就为更加积极的开发和应用新的催化剂提供了广阔的活动范围。不仅如此，由于人类生产实践的不断扩大，出现了一系列与保护环境、新材料合成、生物催化、手性催化及组合催化等有关的新问题，为开发适用于这些具有特殊要求的催化剂提供了新的领域。 2.3学习本课程的必要性 进一步加深对化学工程学科的认识，理解催化剂在化工工艺中的重要作用，把握现代化学工程的研究内容与研究方法。 3．教师简介 4．先修课程 高等数学、普通物理、无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、工程力学 5．课程目标 通过本课程的学习使同学们能够掌握催化作用的基本规律、了解催化过程的化学本质、熟悉不同类型催化剂的基本要求和作用特点，了解催化剂的制备、表征、反应及其作用机理，为大家以后进行相关催化的科学研究提供一定的理论基础。 6．课程内容 第一章 催化作用与催化剂（含绪论） 重点：基本概念，催化作用的定义与特征、催化剂的组成与功能、工业催化剂的特点。 覆盖内容：主要讲述催化作用的定义与特征、催化剂的组成与功能、工业催化剂的特点。并简要介绍均相催化与均相催化剂。 学时安排：6学时 第二章 吸附作用与多相催化 重点：吸附和吸附类型；多相催化的反应步骤。 覆盖内容：多相催化的反应步骤、吸附等温线、金属表面上的化学吸附和氧化物表面上的化学吸附。 学时安排：6学时 第三章 各类催化剂及其催化作用 重点：酸碱催化剂及其催化作用、金属催化剂及其催化作用。 覆盖内容：主要讲述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