《催化化學》教學大綱.doc

催化化學教學大綱Catalysis Chemistry課程代碼： M0046020/G0713Z19 總學時（理論+實踐）： 32 學 分： 2 課程性質(zhì)： 選 修 課程類別： 專業(yè)課 先修課程： 四大基礎化學 面向?qū)I(yè)： 材料化學 開課二級學院： 材料學院 開課學科： 材料物理化學 執(zhí) 筆： 金紅曉 審 校： 衛(wèi)國英 一、課程的地位與任務催化化學是材料化學專業(yè)類高年級學生的專業(yè)選修課，它的主要目的是為培養(yǎng)材料化學專業(yè)教師和工程師提供必要的基礎理論。催化化學在國民經(jīng)濟中具有十分重要的意義，涉及領域廣泛。但學生只在物理化學或普通化學的某些章節(jié)學習了很簡單的催化學基礎知識，遠遠不能滿足以后在科研和工作中的應用。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、生物工程等領域的應用。二、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章 引論第一節(jié) 催化科學和發(fā)展技術簡介1實用催化劑的開發(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從化學鍵和成鍵的角度學習催化反應的本質(zhì)。3了解催化科學發(fā)展的現(xiàn)狀重點：催化作用的本質(zhì)。第二章 催化反應和催化劑第一節(jié) 催化反應和催化劑的分類第二節(jié) 催化劑在化學反應中的作用第三節(jié) 催化反應的熱力學和動力學要求：1.掌握催化劑的組成。2.催化劑的選擇性。3.催化劑的動態(tài)性質(zhì)。4.催化反應熱力學和動力學以及活化參數(shù)的計算。重點：催化劑在化學中的作用和催化熱力學、動力學。第三章 催化作用的化學基礎第一節(jié) 基元化學反應機理第二節(jié) 晶體場和配位場理論簡介第三節(jié) 均相、多相和酶催化反應機理的同一性第四節(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反應機理。2.了解晶體場和配位場理論3.能夠根據(jù)近代物理和化學知識4.用已經(jīng)確認的一般化學觀點5.對發(fā)生在均相、多相和酶三類不同體系中的化學反應作統(tǒng)一解釋。難點：晶體場和配位場理論重點：均相、多相和酶催化反應機理的同一性。第四章 酸堿催化劑及其作用機理第一節(jié) 一般酸堿催化反應第二節(jié) 特殊酸堿催化反應第三節(jié) 酸堿協(xié)同催化反應第四節(jié) 酸函數(shù)和酸強度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.認識酸堿催化反應機理3.掌握什么是酸堿協(xié)同催化反應。重點：酸、堿催化劑的作用機理。第五章 配合物催化劑及其作用機理第一節(jié) 配合物催化劑作用的特點第二節(jié) 配位催化中的基元反應第三節(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2.配合物催化劑的類型3.配位催化反應中的基元反應4.要掌握有效原子序數(shù)規(guī)則、插入及擠出反應等。重點：配位催化劑-過渡金屬的werner配合物、p-配合物、金屬原子簇及有機金屬化合物及其在一些重要反應中的催化機理第六章 酶及其模擬第一節(jié) 酶的組成、結(jié)構(gòu)和功能第二節(jié) 酶反應第三節(jié) 酶模擬要求：1.酶催化的基本特點2.通過對典型酶催化反應的分析和與均相配位催化反應的類比3.對模擬酶的可能途徑作了詳細分析。重點：酶的化學組成、結(jié)構(gòu)和催化功能特點，典型的幾類酶催化反應。第七章 固體催化劑的固態(tài)化學基礎第一節(jié) 固體催化劑的晶體結(jié)構(gòu)第二節(jié) 非化學計量化合物和固體中的缺陷第三節(jié) 固體的表面第四節(jié) 無機固態(tài)反應要求：1.掌握固態(tài)配位化學的基礎知識2.固體中的缺陷類型和表示方法3.固體表面的化學組成、電子結(jié)構(gòu)以及固體催化劑的制備。重點：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) 金屬表面上的化學鍵本質(zhì)第三節(jié) 金屬催化劑上的反應重點：金屬表面上的化學化學本質(zhì)、金屬催化劑的反應特征。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第二節(jié) 氧化-還原型氧化物催化劑的催化反應第三節(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、熱力學性質(zhì)。重點：兩類金屬氧化物催化劑的反應機理。第十章 電催化和光催化第一節(jié) 電催化反應的特征和反應過程第二節(jié) 光催化反應的特征、類型和研究動向第三節(jié) 半導體的光電極催化反應要求：1.掌握電催化的定義、特征2.光催化的定義、特征和反應類型3.了解光電催化研究的新動向。重點：電催化和光催化的反應特征和機理。第十一章 催化劑的新應用領域第一節(jié) 環(huán)保催化第二節(jié) 能源催化第三節(jié) 化學傳感器第四節(jié) 家用催化劑要求：了解催化劑的幾個重要應用領域。三、課程教學學時安排教學內(nèi)容教學時數(shù)第一章 引論2第二章 催化反應和催化劑3第三章 催化作用的化學基礎3第四章 酸堿催化劑及其作用機理3第五章 配合物催化劑及其作用機理3第六章 酶及其模擬4第七章 固體催化劑的固態(tài)化學基礎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 催化劑的新應用領域2合 計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（上、下） 吳越著 北京：科學出版社，2000。參考書：1. 催化作用基礎李榮生，甄開吉等編著（第三版）。北京：科學出版社，2005。2. 工業(yè)催化，黃