《催化化學(xué)》教學(xué)大綱.doc

催化化學(xué)教學(xué)大綱Catalysis Chemistry課程代碼： M0046020/G0713Z19 總學(xué)時(shí)（理論+實(shí)踐）： 32 學(xué) 分： 2 課程性質(zhì)： 選 修 課程類別： 專業(yè)課 先修課程： 四大基礎(chǔ)化學(xué) 面向?qū)I(yè)： 材料化學(xué) 開課二級學(xué)院： 材料學(xué)院 開課學(xué)科： 材料物理化學(xué) 執(zhí) 筆： 金紅曉 審 校： 衛(wèi)國英 一、課程的地位與任務(wù)催化化學(xué)是材料化學(xué)專業(yè)類高年級學(xué)生的專業(yè)選修課，它的主要目的是為培養(yǎng)材料化學(xué)專業(yè)教師和工程師提供必要的基礎(chǔ)理論。催化化學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的意義，涉及領(lǐng)域廣泛。但學(xué)生只在物理化學(xué)或普通化學(xué)的某些章節(jié)學(xué)習(xí)了很簡單的催化學(xué)基礎(chǔ)知識，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足以后在科研和工作中的應(yīng)用。因此本課程的目的在于闡明催化作用的本質(zhì)，系統(tǒng)而簡明的介紹催化理論，以及催化作用在能源、新材料、生物工程等領(lǐng)域的應(yīng)用。二、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章 引論第一節(jié) 催化科學(xué)和發(fā)展技術(shù)簡介1實(shí)用催化劑的開發(fā)2催化理論的發(fā)展簡史3催化工藝的進(jìn)展第二節(jié) 廣義和狹義的催化劑第三節(jié) 催化作用的本質(zhì)要求：1掌握廣義和狹義催化劑的概念。2從化學(xué)鍵和成鍵的角度學(xué)習(xí)催化反應(yīng)的本質(zhì)。3了解催化科學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀重點(diǎn)：催化作用的本質(zhì)。第二章 催化反應(yīng)和催化劑第一節(jié) 催化反應(yīng)和催化劑的分類第二節(jié) 催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用第三節(jié) 催化反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)要求：1.掌握催化劑的組成。2.催化劑的選擇性。3.催化劑的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。4.催化反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)以及活化參數(shù)的計(jì)算。重點(diǎn)：催化劑在化學(xué)中的作用和催化熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)。第三章 催化作用的化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié) 基元化學(xué)反應(yīng)機(jī)理第二節(jié) 晶體場和配位場理論簡介第三節(jié) 均相、多相和酶催化反應(yīng)機(jī)理的同一性第四節(jié) 催化劑結(jié)構(gòu)對催化性能的影響要求：1.掌握用電子概念表示的基元化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。2.了解晶體場和配位場理論3.能夠根據(jù)近代物理和化學(xué)知識4.用已經(jīng)確認(rèn)的一般化學(xué)觀點(diǎn)5.對發(fā)生在均相、多相和酶三類不同體系中的化學(xué)反應(yīng)作統(tǒng)一解釋。難點(diǎn)：晶體場和配位場理論重點(diǎn)：均相、多相和酶催化反應(yīng)機(jī)理的同一性。第四章 酸堿催化劑及其作用機(jī)理第一節(jié) 一般酸堿催化反應(yīng)第二節(jié) 特殊酸堿催化反應(yīng)第三節(jié) 酸堿協(xié)同催化反應(yīng)第四節(jié) 酸函數(shù)和酸強(qiáng)度Werner配合物催化劑和p-配合物催化劑的催化作用要求：1.從電荷轉(zhuǎn)移角度定義的酸堿概念2.認(rèn)識酸堿催化反應(yīng)機(jī)理3.掌握什么是酸堿協(xié)同催化反應(yīng)。重點(diǎn)：酸、堿催化劑的作用機(jī)理。第五章 配合物催化劑及其作用機(jī)理第一節(jié) 配合物催化劑作用的特點(diǎn)第二節(jié) 配位催化中的基元反應(yīng)第三節(jié) 配位催化中的多催化劑體系第四節(jié) Werner配合物催化劑和p-配合物催化劑的催化作用第五節(jié) 金屬原子簇催化劑及有機(jī)金屬化合物的催化作用要求：1.掌握配合物催化劑的作用特點(diǎn)2.配合物催化劑的類型3.配位催化反應(yīng)中的基元反應(yīng)4.要掌握有效原子序數(shù)規(guī)則、插入及擠出反應(yīng)等。重點(diǎn)：配位催化劑-過渡金屬的werner配合物、p-配合物、金屬原子簇及有機(jī)金屬化合物及其在一些重要反應(yīng)中的催化機(jī)理第六章 酶及其模擬第一節(jié) 酶的組成、結(jié)構(gòu)和功能第二節(jié) 酶反應(yīng)第三節(jié) 酶模擬要求：1.酶催化的基本特點(diǎn)2.通過對典型酶催化反應(yīng)的分析和與均相配位催化反應(yīng)的類比3.對模擬酶的可能途徑作了詳細(xì)分析。重點(diǎn)：酶的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和催化功能特點(diǎn)，典型的幾類酶催化反應(yīng)。第七章 固體催化劑的固態(tài)化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié) 固體催化劑的晶體結(jié)構(gòu)第二節(jié) 非化學(xué)計(jì)量化合物和固體中的缺陷第三節(jié) 固體的表面第四節(jié) 無機(jī)固態(tài)反應(yīng)要求：1.掌握固態(tài)配位化學(xué)的基礎(chǔ)知識2.固體中的缺陷類型和表示方法3.固體表面的化學(xué)組成、電子結(jié)構(gòu)以及固體催化劑的制備。重點(diǎn)：固體缺陷、表面理論、固體催化劑的作用第八章 金屬催化劑第一節(jié) 金屬催化劑的特征第二節(jié) 金屬表面上的化學(xué)鍵本質(zhì)第三節(jié) 金屬催化劑上的反應(yīng)重點(diǎn)：金屬表面上的化學(xué)化學(xué)本質(zhì)、金屬催化劑的反應(yīng)特征。第九章 金屬氧化物催化劑第一節(jié) 酸-堿型催化劑的催化反應(yīng)第二節(jié) 氧化-還原型氧化物催化劑的催化反應(yīng)第三節(jié) 重要工業(yè)催化劑舉例要求：掌握酸堿型、氧化還原型兩類金屬氧化物催化劑的特點(diǎn)、熱力學(xué)性質(zhì)。重點(diǎn)：兩類金屬氧化物催化劑的反應(yīng)機(jī)理。第十章 電催化和光催化第一節(jié) 電催化反應(yīng)的特征和反應(yīng)過程第二節(jié) 光催化反應(yīng)的特征、類型和研究動(dòng)向第三節(jié) 半導(dǎo)體的光電極催化反應(yīng)要求：1.掌握電催化的定義、特征2.光催化的定義、特征和反應(yīng)類型3.了解光電催化研究的新動(dòng)向。重點(diǎn)：電催化和光催化的反應(yīng)特征和機(jī)理。第十一章 催化劑的新應(yīng)用領(lǐng)域第一節(jié) 環(huán)保催化第二節(jié) 能源催化第三節(jié) 化學(xué)傳感器第四節(jié) 家用催化劑要求：了解催化劑的幾個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。三、課程教學(xué)學(xué)時(shí)安排教學(xué)內(nèi)容教學(xué)時(shí)數(shù)第一章 引論2第二章 催化反應(yīng)和催化劑3第三章 催化作用的化學(xué)基礎(chǔ)3第四章 酸堿催化劑及其作用機(jī)理3第五章 配合物催化劑及其作用機(jī)理3第六章 酶及其模擬4第七章 固體催化劑的固態(tài)化學(xué)基礎(chǔ)3第八章 金屬催化劑3第九章 金屬氧化物催化劑4第十章 電催化和光催化2第十一章 催化劑的新應(yīng)用領(lǐng)域2合 計(jì)32四、考核方法及成績評定1、考核類別 考試2、考核形式 閉卷3、成績評定 百分制，平時(shí)成績占30%，期末成績占70%。五、推薦教材與主要參考書推薦教材：催化化學(xué)（上、下） 吳越著 北京：科學(xué)出版社，2000。參考書：1. 催化作用基礎(chǔ)李榮生，甄開吉等編著（第三版）。北京：科學(xué)出版社，2005。2. 工業(yè)催化，黃