《工業(yè)催化原理與應(yīng)用》教學(xué)大綱

《工業(yè)催化原理與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：1061239012課程名稱（中/英文）：工業(yè)催化原理與應(yīng)用/PrinciplesandApplicationsofIndustrialCatalysis課程類別：專業(yè)方向特色課程開課學(xué)期：第6學(xué)期學(xué)分：2.0總學(xué)時(shí)：32理論學(xué)時(shí)：24實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：8適用專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)適用對(duì)象：本科先修課程：精細(xì)化學(xué)品化學(xué)、化工工藝學(xué)開課學(xué)院：環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院二、課程簡介《工業(yè)催化原理與應(yīng)用》是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)方向特色課程，本著面向?qū)嶋H化工生產(chǎn)過程中催化劑的制備原理與方法，化工生產(chǎn)工藝過程對(duì)催化劑性能的影響等組織教學(xué)，是專業(yè)學(xué)生從事相關(guān)工作的重要基礎(chǔ)知識(shí)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解催化劑與催化作用，掌握酸堿催化劑、金屬及過渡金屬氧化物催化劑、絡(luò)合催化劑等典型催化劑的催化作用原理，使學(xué)生具備有關(guān)催化劑合成、表征與測(cè)試的基礎(chǔ)知識(shí)及基本技能，熟悉工業(yè)催化發(fā)展的新領(lǐng)域和新技術(shù)，為今后的科研和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的理念。三、課程目標(biāo)1.課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐指標(biāo)點(diǎn)4.1掌握化工過程和單元操作的基礎(chǔ)知識(shí)，熟悉典型化工設(shè)備、工藝流程及過程控制的原理與技術(shù)，理解化工生產(chǎn)過程的系統(tǒng)性工藝和流程，并了解其約束條件。指標(biāo)點(diǎn)7.1了解分析檢測(cè)、化工技術(shù)及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展前沿，掌握新技術(shù)、新產(chǎn)品和新工藝動(dòng)態(tài)。指標(biāo)點(diǎn)7.2利用現(xiàn)代技術(shù)工具和信息手段，進(jìn)行分析方法研究、產(chǎn)品（精細(xì)品）開發(fā)和化工技術(shù)工藝改造，具備開展初步科學(xué)研究和技術(shù)項(xiàng)目研發(fā)能力。2.課程目標(biāo)（1）能夠掌握有關(guān)催化的理論，從微觀的角度探討催化劑組成、比例及表面層原子、分子及離子的位置、運(yùn)動(dòng)以及構(gòu)型與催化劑性能的關(guān)系。（2）能夠系統(tǒng)地掌握工業(yè)催化的基本概念、基本原理、基本方法及技巧，掌握化工生產(chǎn)中催化劑的應(yīng)用及相關(guān)的催化過程，并運(yùn)用工業(yè)催化的知識(shí)與技術(shù)開展實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和操作；（3）熟悉工業(yè)催化技術(shù)的新發(fā)展，具備開發(fā)新催化劑和催化過程的能力，為今后的科研和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。3.主要教學(xué)內(nèi)容與課程目標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法目標(biāo)1：能夠掌握有關(guān)催化的理論，從微觀的角度探討催化劑組成、比例及表面層原子、分子及離子的位置、運(yùn)動(dòng)以及構(gòu)型與催化劑性能的關(guān)系。催化作用的定義與特征；催化劑的組成與功能；多相催化的反應(yīng)步驟、吸附等溫線、金屬表面上的化學(xué)吸附和氧化物表面上的化學(xué)吸附；1.授課2.啟發(fā)式教學(xué)3.案例分享課4.翻轉(zhuǎn)課堂與討論5.動(dòng)畫視頻目標(biāo)2：能夠系統(tǒng)地掌握工業(yè)催化的基本概念、基本原理、基本方法及技巧，掌握化工生產(chǎn)中催化劑的應(yīng)用及相關(guān)的催化過程，并運(yùn)用工業(yè)催化的知識(shí)與技術(shù)開展實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和操作；酸堿催化劑及其催化作用、分子篩催化劑及其催化作用、金屬氧化物和硫化物催化劑及其催化作用、絡(luò)合催化劑及其催化作用；固體酸堿催化劑；離子液體型催化劑；多酸類催化劑；工業(yè)催化劑的制備與使用；工業(yè)催化劑的活性評(píng)價(jià)與宏觀物性的表征；指示法測(cè)定表面固體酸的分布；沸石催化劑的制備與成型1.授課2.啟發(fā)式教學(xué)3.案例分享課4.翻轉(zhuǎn)課堂與討論5.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作目標(biāo)3：熟悉工業(yè)催化技術(shù)的新發(fā)展，具備開發(fā)新催化劑和催化過程的能力，為今后的科研和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。工業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、方法更新；工業(yè)催化劑的特點(diǎn)；未來能源和燃料工業(yè)用催化技術(shù)；具有突異催化性能的新材料；1.授課2.案例分析和討論3.校企合作課堂4.動(dòng)畫視頻4.課程思政元素根據(jù)課程性質(zhì)和教學(xué)內(nèi)容，本課程的思政元素有：綠色化學(xué)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的理念。四、教學(xué)內(nèi)容及重難點(diǎn)綠色化學(xué)的理念）循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的理念）5.動(dòng)畫視頻計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、組合技術(shù)設(shè)計(jì)指示法測(cè)定表面固體酸的分布（4學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容通過實(shí)驗(yàn)掌握Hammett指示劑法測(cè)定催化劑表面固體酸2.教學(xué)重點(diǎn)Hammett指示劑法3.教學(xué)難點(diǎn)酸含量的確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二沸石催化劑的制備與成型（4學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容采用離子交換法制備沸石催化劑，通過實(shí)驗(yàn)掌握工業(yè)制備常用固體酸催化劑的原理和方法。2.教學(xué)重點(diǎn)沸石催化劑的制備方法3.教學(xué)難點(diǎn)離子交換法的原理五、教學(xué)安排序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1第1章緒論21、37.12第2章固體催化劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)41、24.1、7.13第3章吸附、催化作用與催化劑61、2、34.1、7.14第4章絡(luò)合催化與聚合催化41、2、34.1、7.15第9章微動(dòng)力學(xué)分析法與工業(yè)催化劑設(shè)計(jì)21、2、37.1、7.26第10章工業(yè)催化劑的制備與使用41、2、37.1、7.27第11章工業(yè)催化劑的評(píng)價(jià)與宏觀物性測(cè)試21、2、37.1、7.28實(shí)驗(yàn)一指示法測(cè)定表面固體酸的分布41、2、37.1、7.29實(shí)驗(yàn)二沸石催化劑的制備與成型41、2、37.1、7.2合計(jì)32六、課程考核方式與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1.課程考核方式本課程成總成績包括形成性評(píng)價(jià)（平時(shí)成績）和結(jié)果性評(píng)價(jià)（期末成績），形成性評(píng)價(jià)（平時(shí)成績）占40%，結(jié)果性評(píng)價(jià)（期末考試成績）占60%。形成性評(píng)價(jià)主要包括課堂討論（10%）、課下作業(yè)（10%），實(shí)驗(yàn)操作（10%）和實(shí)驗(yàn)報(bào)告（10%）。期末考試采用閉卷方式，滿分100分，折算60%計(jì)入總成績。2.課程目標(biāo)的考核方式序號(hào)課程目標(biāo)考核內(nèi)容考核方式1目標(biāo)1：能夠掌握有關(guān)催化的理論，從微觀的角度探討催化劑組成、比例及表面層原子、分子及離子的位置、運(yùn)動(dòng)以及構(gòu)型與催化劑性能的關(guān)系。多相催化的反應(yīng)步驟、吸附等溫線、金屬表面上的化學(xué)吸附和氧化物表面上的化學(xué)吸附；課堂討論，課下作業(yè)，期末考試2目標(biāo)2：能夠系統(tǒng)地掌握工業(yè)催化的基本概念、基本原理、基本方法及技巧，掌握化工生產(chǎn)中催化劑的應(yīng)用及相關(guān)的催化過程，并運(yùn)用工業(yè)催化的知識(shí)與技術(shù)開展實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和操作；酸堿催化劑及其催化作用、分子篩催化劑及其催化作用、金屬氧化物和硫化物催化劑及其催化作用、絡(luò)合催化劑及其催化作用；工業(yè)催化劑的制備與使用；工業(yè)催化劑的活性評(píng)價(jià)與宏觀物性的表征；課堂討論，實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)報(bào)告，期末考試3目標(biāo)3：熟悉工業(yè)催化技術(shù)的新發(fā)展，具備開發(fā)新催化劑和催化過程的能力，為今后的科研和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。工業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、方法更新；工業(yè)催化劑的特點(diǎn)；未來能源和燃料工業(yè)用催化技術(shù)；具有突異催化性能的新材料課堂討論，課下作業(yè)，期末考試3.成績?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)形成性評(píng)價(jià)（40%）：按照下表中所列考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)?？己谁h(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）課堂討論（10%）預(yù)習(xí)非常充分，積極參加課堂討論，概念正確，并有自己獨(dú)到的見解準(zhǔn)備充分，積極參加課堂討論，概念正確，有自己獨(dú)到的見解準(zhǔn)備充分，能夠主動(dòng)參加課堂討論，回答合理準(zhǔn)備不充分，能夠參加課堂討論，回答合理準(zhǔn)備不充分，能參加討論，但概念不清晰課下作業(yè)（10%）作業(yè)能夠獨(dú)立完成，完成質(zhì)量優(yōu)秀，能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論作業(yè)能夠獨(dú)立完成，完成質(zhì)量較高，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論作業(yè)能夠獨(dú)立完成，完成質(zhì)量基本符合要求，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題，并獲得有效結(jié)論作業(yè)基本能夠獨(dú)立完成，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題的能力基本符合要求作業(yè)不能獨(dú)立完成，存在抄作業(yè)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)操作（10%）具有良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)過程中操作認(rèn)真規(guī)范，小組分工明確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠具有良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)過程中操作認(rèn)真規(guī)范，小組分工明確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠具有良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)操作過程中仔細(xì)認(rèn)真，操作不規(guī)范，小組分工明確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本可靠不具有良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)操作過程中不嚴(yán)謹(jǐn)，操作不規(guī)范，小組分工不明確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確具有較差的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)操作過程中不認(rèn)真或者違章操作實(shí)驗(yàn)報(bào)告（10%）實(shí)驗(yàn)報(bào)告包含預(yù)習(xí)報(bào)告和結(jié)果報(bào)告，內(nèi)容完整充實(shí)，書寫工整規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果描述準(zhǔn)確，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程中的出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效的分析和討論實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包含預(yù)習(xí)報(bào)告和結(jié)果報(bào)告完整，書寫規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果描述準(zhǔn)確，簡單對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論實(shí)驗(yàn)報(bào)告包含預(yù)習(xí)報(bào)告和結(jié)果報(bào)告內(nèi)容完整，書寫規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果描述準(zhǔn)確，未對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論實(shí)驗(yàn)報(bào)告包含預(yù)習(xí)報(bào)告和結(jié)果報(bào)告內(nèi)容不完整，書寫不規(guī)范，實(shí)驗(yàn)結(jié)果描述不清楚，且存在明顯問題實(shí)驗(yàn)報(bào)告包含預(yù)習(xí)報(bào)告和結(jié)果報(bào)告內(nèi)容不完整，實(shí)驗(yàn)報(bào)告出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤或報(bào)告抄襲跡象明顯結(jié)果性評(píng)價(jià)（60%）：期末考試試卷題型共分為六大類型，包括：填空題、選擇題、簡答題、分析題、計(jì)算題和設(shè)計(jì)題?？荚噧?nèi)容覆蓋面廣，涉及各章節(jié)內(nèi)容，包括固體催化劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、酸堿催化劑、、催化劑的設(shè)計(jì)和工業(yè)催化劑的制備及表征等，既有基本概念、基礎(chǔ)理論，也更強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性內(nèi)容和綜合性問題，以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)技術(shù)的運(yùn)用能力?？荚噧?nèi)容符合教學(xué)大綱要求，根據(jù)實(shí)際卷面分?jǐn)?shù)計(jì)入成績。七、教材、參考書目以及課程網(wǎng)絡(luò)資源教材黃仲濤主編.工業(yè)催化(第三版).化學(xué)工業(yè)出版社，2014主要參考書（1）甄開吉主編.催化作用基礎(chǔ).科學(xué)出版社，2016（2）王尚弟主編.催化劑工程導(dǎo)論.化學(xué)工業(yè)出版社，2007（3）辛勤主編.固體催化劑研究方法.科學(xué)出版社，2004課程網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)堂在線，中國石油大學(xué)《催化劑設(shè)計(jì)與制備》/course/CUP070310