《催化材料設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

《催化材料設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱催化材料設(shè)計基礎(chǔ)FundamentalsofCatalyticMaterialDesign課程編碼MAT310121020開課院部材料科學(xué)與工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時0適用專業(yè)材料物理授課語言中文先修課程課程簡介（限選）《催化材料設(shè)計基礎(chǔ)》是材料物理、材料化學(xué)和新能源材料與器件專業(yè)本科學(xué)生的一門專業(yè)選修課。主要內(nèi)容是講述傳統(tǒng)化石能源高效清潔利用和新能源開發(fā)利用過程中的催化技術(shù)及其基本原理，以及典型催化新材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、組成及其作用原理；介紹了催化劑常用的制備及成型方法，以及催化劑表征中所采用的各種傳統(tǒng)的、經(jīng)典的及近代的技術(shù)和方法；講述了石油加工過程中重要的催化反應(yīng)過程，介紹了催化新材料的基本原理及其研究方法，基本催化材料的組成、結(jié)構(gòu)及其性能特色，催化劑的失活原因及再生方法。本課程幫助學(xué)生初步了解催化新材料、納米催化技術(shù)等學(xué)術(shù)前沿，認(rèn)識催化材料在能源、化工與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展過程中的重要地位，為學(xué)生從事能源、化工、環(huán)境與材料方面的工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。FundamentalsofcatalyticmaterialdesignisaelectivecourseforundergraduatestudentsmajoringinMaterialphysics,MaterialchemistryandNewenergymaterials&devices.Themaincontentisaboutthecatalytictechnologyanditsbasicprinciple,structureandcatalyticpropertiesofnewmaterials,typical,compositionandprincipleintheprocessofefficientcleanuseoftraditionalfossilenergyandnewenergydevelopmentandutilization;thecommonlyusedcatalystpreparationandmoldingmethod,aswellasthetraditional,classicalandmodernmethodsandtechniquesinthecatalystcharacterizationareintroduced;Thiscourseillustratestheimportantcatalyticreactionsinpetroleumprocessingprocess.Thebasicprincipleofnewcatalyticmaterialsandresearchmethods,thebasiccompositionofcatalyticmaterials,structureandperformancecharacteristics,andthecausesofcatalystdeactivationandtheregenerationmethodareintroduced.Thiscoursehelpsstudentstounderstandthenewcatalyticmaterialsandnanocatalytictechnology,realizetheimportantpositionofcatalyticmaterialsinenergy,chemicalengineeringandenvironmentalsustainabledevelopment.Thiscourselaysasolidfoundationforstudentstoworkinenergy,chemicalengineering,environmentalandmaterialfields.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：要求學(xué)生基本了解催化新材料與現(xiàn)代化工、能源與環(huán)境之間的關(guān)系及其作用是3.13.12M2目標(biāo)2：掌握多相催化劑的組成、性質(zhì)與催化活性之間的關(guān)系，熟悉催化新材料的制備與表征方法和原理是3.23.23M3目標(biāo)3：初步掌握典型催化材料及其催化理論，重點(diǎn)掌握能源加工利用過程中的催化新材料及其基本原理，特別是重要石油加工過程中的催化劑及其作用原理是3.33.3三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第一章能源與催化技術(shù)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：石化工業(yè)三大初級原料：石油、天然氣、煤；太陽能、生物能等新能源；化學(xué)工業(yè)主要中間原料：乙烯、丙烯及合成氣、甲醇等；現(xiàn)代化工、能源與環(huán)境等可持續(xù)發(fā)展中催化技術(shù)可能擔(dān)負(fù)的作用。////21.1世界與中國的能源現(xiàn)狀世界與中國的能源現(xiàn)狀簡介、中國石油工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對措施、引導(dǎo)學(xué)生樹立民族復(fù)興的信念和擔(dān)當(dāng)意識M13講授/課后作業(yè)31.2能源與催化技術(shù)簡介石油催化加工技術(shù)、煤催化加工技術(shù)、天然氣催化加工技術(shù)以及新能源催化加工技術(shù)M13講授/課后作業(yè)41.3能源、化工與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展與催化技術(shù)空氣污染治理催化技術(shù)、保護(hù)臭氧層催化技術(shù)、控制溫室效應(yīng)氣體排放催化技術(shù)、環(huán)境友好化學(xué)、綠色化學(xué)M12講授/課后作業(yè)5第二章催化材料作用基礎(chǔ)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：催化作用定義，催化劑特點(diǎn)，催化作用本質(zhì)，催化劑組成、評價指標(biāo)，催化基本原理以及催化劑的性質(zhì)和表征。////62.1催化劑與催化作用催化作用、催化劑的定義、催化劑的特征、催化作用的本質(zhì)M22講授/課后作業(yè)72.2催化劑性能指標(biāo)及一般組成活性、選擇性、穩(wěn)定性/壽命、價格、活性組分、載體、助劑組分M22講授/課后作業(yè)82.3催化劑的制備與成型催化劑的常用制備方法、催化劑的常用成型方法M21講授/課后作業(yè)92.4催化劑的性質(zhì)與表征催化劑的比表面積、孔結(jié)構(gòu)、顆粒性質(zhì)、機(jī)械性質(zhì)和熱性質(zhì)、本體性質(zhì)（組成與相結(jié)構(gòu)）、表面性質(zhì)、活性M23講授/課后作業(yè)10第三章吸附與多相催化材料本章重點(diǎn)難點(diǎn)：多相催化反應(yīng)步驟，固體的表面結(jié)構(gòu)，分子在固體表面的吸附，金屬表面的化學(xué)吸附，吸附等溫線等。////113.1多相催化反應(yīng)步驟及分子在固體表面的吸附多相催化的反應(yīng)步驟、吸附的基本概念和分類、金屬表面上的化學(xué)吸附、氧化物表面上的化學(xué)吸附M22講授/課后作業(yè)123.2典型吸附理論與吸附等溫線Kelvin方程、吸附等溫線及其分類、滯后現(xiàn)象的解釋M22講授/課后作業(yè)13第四章典型催化材料及其催化理論本章重點(diǎn)難點(diǎn)：酸堿催化劑及其酸堿催化理論；金屬催化劑及其金屬催化理論；金屬氧（硫）化物催化劑及其氧化還原催化理論等。////144.1酸堿催化劑及其酸堿催化理論固體酸堿的定義、酸中心類型及其測定、用于固體表面酸性質(zhì)表征方法比較、酸、堿中心的形成與結(jié)構(gòu)、固體酸的催化作用M32講授/課后作業(yè)154.2金屬催化劑及其金屬催化理論金屬催化劑的特性、金屬催化劑的化學(xué)吸附與催化作用的關(guān)系、催化活性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則、負(fù)載型金屬催化劑及其催化作用、合金催化劑及其催化作用M32講授/課后作業(yè)164.3金屬氧（硫）化物催化劑及其氧化還原催化理論金屬氧（硫）化物催化劑的分類、氧化物表面金屬-氧鍵與催化劑活性和選擇性的關(guān)系、金屬硫化物催化劑及其催化劑作用M32講授/課后作業(yè)17第五章石油加工過程與催化新材料本章重點(diǎn)難點(diǎn)：催化裂化的反應(yīng)類型、反應(yīng)機(jī)理，沸石分子篩催化劑的結(jié)構(gòu)與性能、擇形催化理論。催化重整催化劑類型及特征，反應(yīng)機(jī)理等。催化加氫催化劑及其類型，催化加氫在油品改質(zhì)中的應(yīng)用。催化劑的失活與再生等。////185.1催化裂化與沸石分子篩催化裂化的概念、正碳離子反應(yīng)機(jī)理、催化裂化催化劑M32講授/課后作業(yè)195.2催化重整催化重整的定義、催化重整的化學(xué)反應(yīng)、催化重整催化劑M31講授/課后作業(yè)205.3油品改質(zhì)與催化加氫催化加氫的分類、加氫精制、加氫精制催化劑、加氫裂化、加氫裂化催化劑M31講授/課后作業(yè)215.4催化劑的失活與再生催化劑的失活原因、防治措施、催化劑的再生M32講授/課后作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置4~6道題目，平均每次課2道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨(dú)立完成評分。3.考核學(xué)生對基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。40%2期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題、填空題、簡答題、分析/作圖題、計算題等。50%3考勤隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等5%4課堂表現(xiàn)隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)20%A-獨(dú)立思考、按時完成，格式規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時完成，格式比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時完成，格式比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，格式不規(guī)范，解題思路混亂。2M1期末考試20%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）3M1考勤50%A-全勤。B-缺勤1次。C-缺勤2-3次。D-缺勤3次以上。4M1課堂表現(xiàn)10%A-精神狀態(tài)飽滿，回答問題準(zhǔn)確。B-精神狀態(tài)良好，問題回答較好。C-精神狀態(tài)一般，問題回答一般。D-精神狀態(tài)較差，回答問題有誤。5M2平時作業(yè)20%A-獨(dú)立思考、按時完成，格式規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時完成，格式比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時完成，格式比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，格式不規(guī)范，解題思路混亂。6M2期末考試20%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）7M2考勤50%A-全勤。B-缺勤1次。C-缺勤2-3次。D-缺勤3次以上。8M2課堂表現(xiàn)10%A-精神狀態(tài)飽滿，回答問題準(zhǔn)確。B-精神狀態(tài)良好，問題回答較好。C-精神狀態(tài)一般，問題回答一般。D-精神狀態(tài)較差，回答問題有誤。9M3平時作業(yè)20%A-獨(dú)立思考、按時完成，格式規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、答案準(zhǔn)確。B-獨(dú)立思考、按時完成，格式比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案準(zhǔn)確。C-獨(dú)立思考、按時完成，格式比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案準(zhǔn)確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，格式不規(guī)范，解題思路混亂。10M3期末考試20%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）11M3考勤50%A-全勤。B-缺勤1次。C-缺勤2-3次。D-缺勤3次以上。12M3課堂表現(xiàn)10%A-精神狀態(tài)飽滿，回答問題準(zhǔn)確。B-精神狀態(tài)良好，問題回答較好。C-精神狀態(tài)一般，問題回答一般。D-精神狀態(tài)