《催化原理》课程教学大纲
英文名称：Principles of Catalysis 课程编码：18000204
学 时：32 学 分：2
课程性质：必修 课程类别：专业基础课
先修课程：无机化学、有机化学、物理化学 等
开课学期：第五学期
适用专业：化学工程与工艺专业、应用化学
一、课程教学目标
通过本课程的学习，使学生具备下列能力：
1、掌握催化化学相关的基本知识和催化过程的化学本质。培养学生运用知识解决催化化学领域复杂工程问题的能力。
2、掌握酸碱催化剂、金属催化剂、过渡金属催化剂以及络合催化剂等四大类工业催化剂的作用特性与影响因素，了解催化剂的选择、制备、使用与再生等知识。培养学生分析并表达催化过程中一般性化学工程问题的能力，为从事化学、化工等工作打下坚实的理论基础。
二、课程教学目标与毕业要求的对应关系
毕业要求
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毕业要求的指标点（权重）
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本课程的
教学目标
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1. 工程知识
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1.3掌握催化化学相关的基本知识和催化过程的化学本质，能够综合运用专业知识解决催化化学领域中的复杂工程问题。（0.2）
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1
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2、问题分析
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2.1运用催化化学的基础知识和基本原理表达、分析催化过程中一般性化学工程问题。（0.3）
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2
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三、课程的基本内容
1、催化剂与催化作用基本知识（支撑课程教学目标1）
教学目标：
1） 掌握催化剂与催化作用的概念，催化剂的分类；
2） 掌握固体催化剂的组成、结构、反应性能及对工业催化剂的要求；
3） 了解多相催化反应体系：掌握多相催化中的物理过程、化学过程、主要步骤及控制步骤。
本章主要内容：
催化化学相关的基本知识和催化过程的化学本质。
2、催化剂的表面吸附与孔内扩散（支撑课程教学目标1）
教学目标：
1） 了解吸附的基本概念；
2） 掌握化学吸附态、吸附等温线与等温方程；
3） 掌握催化反应动力学初步。
本章主要内容：
催化剂的孔结构、反应物在催化剂表面的吸附以及在孔内的扩散；初步的催化反应动力学研究。
3、酸碱催化剂及其催化作用 （支撑课程教学目标1、2）
教学目标：
1） 了解酸中心形成及其性质；
2） 掌握酸碱催化作用及其催化机理；
3） 了解均相催化，多相催化；
4） 掌握沸石分子筛催化剂及其催化作用；了解典型的酸催化反应（结合学生实践）。
本章主要内容：
酸碱催化活性中心的性质及其形成；酸碱催化机理以及典型的酸碱催化剂。
4、金属催化剂及其催化作用 （支撑课程教学目标1、2）
教学目标：
1） 掌握金属催化剂化学吸附与催化性能的关系；
2） 掌握金属催化剂电子因素、晶体结构与催化作用的关系；
3） 掌握负载型金属催化剂、合金催化剂的催化作用；
4） 了解典型的金属催化剂的催化作用（结合实践）。
本章主要内容：
金属催化剂对反应物的吸附及其电子因素、晶体结构等对催化性能的影响；金属催化剂的分类及各自的催化作用；典型的金属催化剂。
5、过渡金属氧化物催化剂及其催化作用（支撑课程教学目标1、2）
教学目标：
1） 掌握过渡金属氧化物催化剂的半导体机理（n型和p型半导体的生成），杂质对费米能级、逸出功和电导率的影响；
2） 掌握半导体催化剂上的化学吸附，氧化物催化剂的半导体机理；掌握过渡金属氧（硫）化物催化剂的半导体机理；掌握过渡金属氧化物催化剂的氧化还原机理；
3） 了解典型过渡金属氧化物催化剂催化过程（结合学生实践）。
本章主要内容：
半导体催化剂的性质及其对催化性能的影响；半导体催化剂对反应物的吸附及催化作用机理；典型的半导体催化剂。
6、络合催化剂及其催化作用（支撑课程教学目标1、2）
教学目标：
1） 掌握络合物化学成键作用，d电子组态与络合物配位数的关系，常见的配位体及其分类；
2） 掌握络合催化循环：络合空位的形成，反应物的活化，络合物催化剂的调变；
3） 了解络合催化机理及络合催化实例分析（结合学生实践）。
本章主要内容：
络合物催化剂的形成、常见的中心原子与配体及其分类；络合物催化剂催化作用机理以及典型的络合催化反应。
7、催化剂的选择、制备、使用与再生（支撑课程教学目标1、2）
教学目标：
1） 掌握选择催化剂常用的方法；
2） 了解催化剂制备的主要方法，催化剂的预处理；催化剂的失活与再生。
本章主要内容：
针对某一特定反应，选择适宜的催化剂；催化剂制备方法、预处理方法、再生等的介绍。
四、教学安排
本课程主要由课堂教学组成，共32学时。学时分配如下表所示。
讲 课 内 容
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学 时
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讲课
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实验（践）
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讨论
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1
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催化剂与催化作用基本知识
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6
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2
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催化剂的表面吸附和孔内扩散
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6
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3
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酸碱催化剂及其催化作用
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4
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4
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金属催化剂及其催化作用
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6
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5
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过渡金属氧（硫）化物催化剂及其催化作用
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4
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6
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络合催化剂及其催化作用
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4
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7
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催化剂的选择、制备、使用与再生
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2
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合 计
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32
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五、教学方法
课程实施启发与讨论式教学方法，具体如下：
（1）在教学中引入催化剂在工业上应用的实例，让学生对所学内容获得感性认知；
（2）精心安排和组织课堂教学的讨论、作业等，帮助学生消化理解所学内容。
1.课堂讲授
（1）坚持 “学生课堂主体”的思想，注重启发式课堂交流，为学生开辟很多学习资源，激发学生主动学习的愿望。
（2）立足于多媒体授课，通过多种形式的呈现，让学生更好地理解课程的架构与理论逻辑。多媒体授课件内容丰富，重点突出。
（3）在课堂教学中调动师生互动性，将知识的传授转变成对知识的学习，使学生在求知中得到思维分析方法和处理解决问题能力的训练。
（4）教师不再局限在讲台上，而是走到学生中去与学生互动，与学生一起探讨、讨论，增加教师的亲和力，活跃了课堂气氛，使学生成为了学习的主体，提高教学效果。
（5）课内讨论和课外答疑相结合，每周至少一次进行答疑。
2.课程中心
充实和完善网络资源，引导学生自主学习。建立基于网络平台的催化经典名著、最新文献资料、学习参考资料等网络资源，面向学生开放，并构建网上学习讨论、教学讨论平台，引导学生自主学习相关知识，激发学习兴趣与创新能力。
六、教学目标达成度评价
教学目标1和2的达成度通过阶段和期末考试的方式进行考评。
七、成绩评定
课程成绩由阶段考试成绩和期末考试成绩组合而成。具体要求及成绩评定方法如下：
1、阶段考试成绩：20%。主要考核对考核阶段知识点的掌握程度。
2、期末考试成绩：80%。主要考核对整门课程知识点的掌握程度。
八、课程教材及主要参考书
1、建议教材
《催化剂与催化作用》（第四版），王桂茹 主编，大连理工大学出版社 2015.1
2、主要参考书
《工业催化》（第三版），黄仲涛，耿建铭 编著， 化学工业出版社 2014.9
《应用催化基础》，吴越 著，化学工业出版社，2008.11
《催化化学导论》，韩维屏 等，科学出版社，2003.1
《催化剂工程》，储伟，四川大学出版社，2006.6
《催化剂基础及应用》，季生福 等著，化学工业出版社，2011. 08
九、附件
附1：评分标准
附2：考核过程
制定人：
审定人：
批准人：
二〇一九年九月
附件1．评分标准
（1）阶段考试成绩评分标准
按百分制评分，总评后折算成相应分数。
催化原理阶段考试成绩评分标准表
测验一
催化剂与催化作用的基本概念
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测验二
催化剂的表面吸附与孔内扩散过程
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测验三
半导体催化剂的特性及其对催化性能的影响
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得分
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课程目标1
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课程目标1
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课程目标2
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毕业要求指标点1.3
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毕业要求指标点1.3
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毕业要求指标点2.1
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正确理解催化剂与催化作用的概念，催化剂的分类，固体催化剂的组成、结构、反应性能及对工业催化剂的要求。
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完全掌握吸附的基本概念、化学吸附态、吸附等温线与等温方程。
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熟练掌握过渡金属氧化物催化剂的半导体机理（n型和p型半导体的生成），杂质对费米能级、逸出功和电导率的影响。
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90~100
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能够理解催化剂与催化作用的概念，催化剂的分类，固体催化剂的组成、结构、反应性能及对工业催化剂的要求。
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基本掌握吸附的基本概念、化学吸附态、吸附等温线与等温方程。
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基本掌握过渡金属氧化物催化剂的半导体机理（n型和p型半导体的生成），杂质对费米能级、逸出功和电导率的影响。
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75~89
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基本理解催化剂与催化作用的概念，催化剂的分类，固体催化剂的组成、结构、反应性能及对工业催化剂的要求。
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大致理解吸附的基本概念、化学吸附态、吸附等温线与等温方程。
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能够大致理解过渡金属氧化物催化剂的半导体机理（n型和p型半导体的生成），杂质对费米能级、逸出功和电导率的影响。
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60~74
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没有理解催化剂与催化作用的概念，催化剂的分类，固体催化剂的组成、结构、反应性能及对工业催化剂的要求。
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没有掌握吸附的基本概念、化学吸附态、吸附等温线与等温方程。
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没有掌握过渡金属氧化物催化剂的半导体机理（n型和p型半导体的生成），杂质对费米能级、逸出功和电导率的影响。
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0~59
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（2）期末考试
闭卷考试，按照测试的答案或要求，按百分制评分，总评后折算成相应分数。
催化原理期末成绩评分标准表
考试内容及观测点
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评分环节及标准
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考试内容
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观测点
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优秀
（90~100）
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良好
（75~89）
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合格
（60~74）
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不合格
（0~59）
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催化剂与催化作用的概念（约30%）
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是否透彻理解催化化学相关的基本知识和催化过程的化学本质。
课程目标1；
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催化化学相关的基本知识和催化过程的化学本质理解准确，并能灵活运用。
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催化化学相关的基本知识和催化过程的化学本质理解基本正确。
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催化化学相关的基本知识和催化过程的化学本质理解部分正确。
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催化化学相关的基本知识和催化过程的化学本质理解错误。
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各种类型的催化剂的特性及其作用机制
（约70%）
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是否掌握酸碱催化剂、金属催化剂、过渡金属催化剂以及络合催化剂等四大类工业催化剂的作用特性与影响因素；是否了解催化剂的选择、制备、使用与再生等知识。
课程目标2；
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熟练掌握酸碱催化剂、金属催化剂、过渡金属催化剂以及络合催化剂等四大类工业催化剂的作用特性与影响因素；能正确选择催化剂的类型、制备方法及其使用。
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基本掌握酸碱催化剂、金属催化剂、过渡金属催化剂以及络合催化剂等四大类工业催化剂的作用特性与影响因素；对催化剂的选择、制备及使用基本正确。
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对酸碱催化剂、金属催化剂、过渡金属催化剂以及络合催化剂等四大类工业催化剂的作用特性与影响因素部分正确；对催化剂的选择、制备及使用部分正确。
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对酸碱催化剂、金属催化剂、过渡金属催化剂以及络合催化剂等四大类工业催化剂的作用特性与影响因素理解错误；对催化剂的选择、制备及使用错误。
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附件2考核过程
1. 阶段考试成绩
章节教学结束后，对学生进行随机测验，通过测验，检验学生对所学知识的掌握程度，加深和巩固讲过的基本理论知识，培养学生良好的学习态度，树立良好的职业道德和规范，提高学生自我学习的意识和能力。（支撑毕业要求指标点1.3、2.1）
2. 考试
考试采用笔试方式，试题类型：填空题、名词解释、分析讨论、问答题。
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