《催化化学基础》教学大纲
课程名称：催化剂与催化作用
英文名称：Catalyst and catalysis
课程代码：083019
开设专业：应用化学专业，化学工程与工艺学专业
课程类型：专业方向限选课
先行课程：物理化学（0820030）
内容简介：本书以现代工业催化技术采用的催化剂和催化反应为起点，分析各种影响因素，逐步认识催化剂的作用和反应机理，达到掌握基本知识和基本理论的目的。非均相催化过程在现有工业催化过程中占有主导地位，是本书重点讲授的内容。通过对有代表性的实例分析，使学生知道如何运用基本知识解决实际问题，熟悉从事催化剂研究的方向，为今后的工作打好基础。催化剂制备及催化剂的失活与再生也是工业催化剂主要组成部分，目的在于使学生它们在催化反应过程中的重要作用
参考教材：王桂茹《催化剂与催化作用》大连理工大学出版社2004；吴越等《催化化学》， 科学出版社2000；韩维屏《催化化学导论》，科学出版社2003 。
考核方式：考试。成绩构成及比例：平时成绩20%，期末成绩80%。
内容：
第一部分 引言（8学时）
此部分主要介绍这一学科的现状和发展趋势；指出目前存在的主要问题；探讨以现代化学理论作为关联均相、酶和多相三种催化作用共同理论基础的可能性。
第一章 引论（2学时）
教学要求:本章要求学生掌握广义和狭义催化剂的概念,从化学键和成键的角度学习催化反应的本质；了解催化科学发展的现状。
知识要点：
第一节 催化科学和发展技术简介
1． 实用催化剂的开发
2． 催化理论的发展简史
3． 催化工艺的进展
第二节 广义和狭义的催化剂
第三节 催化作用的本质
重点和难点：催化作用的本质。
第二章 催化反应和催化剂（3学时）
教学要求：要求学生掌握催化剂的组成，催化剂的选择性，催化剂的动态性质，催化反应热力学和动力学以及活化参数的计算。
知识要点：
第一节 催化反应和催化剂的分类
1. 催化反应的分类
2. 催化剂的组成
3. 催化剂的分类
第二节催化剂在化学反应中的作用
1. 催化剂的选择性
2. 催化剂的动态性质
第三节 催化反应的热力学和动力学
1. 热力学第一、第二定律
2. 热力学活化参数的计算及其物理意义
3. 催化反应动力学
4. 动力学参数及其相互关系
重点学习催化剂在化学中的作用和催化热力学、动力学。
第三章 催化作用的化学基础（3学时）
教学要求：要求学生掌握用电子概念表示的基元化学反应机理，了解晶体场和配位场理论，能够根据近代物理和化学知识，用已经确认的一般化学观点，对发生在均相、多相和酶三类不同体系中的化学反应作统一解释。
知识要点：
第一节 基元化学反应机理
第二节 晶体场和配位场理论简介
第三节 均相、多相和酶催化反应机理的同一性
1. 酸-碱催化反应
2. 共价催化反应
3. s-p配位催化反应
4. 氧化-还原催化反应
第四节 催化剂结构对催化性能的影响
本章难点是晶体场和配位场理论，重点是均相、多相和酶催化反应机理的同一性。
第二部分 均相催化（6学时）
本部分论述均相催化中的酸碱催化和配位催化的共性和特殊性.
第四章 酸碱催化剂及其作用机理（3学时）
教学要求：要求学生掌握从电荷转移角度定义的酸碱概念，从而认识酸碱催化反应机理，掌握什么是酸碱协同催化反应。
知识要点：
第一节 一般酸碱催化反应
1. 酸、碱的定义
2. 酸、碱催化反应机理
第二节 特殊酸碱催化反应
1. 特殊酸碱催化反应
2. pH的影响
3. 盐效应
第三节酸碱协同催化反应
第四节 酸函数和酸强度
重点介绍酸、碱催化剂的作用机理。
第五章 配合物催化剂及其作用机理 （3学时）
教学要求：要求学生掌握配合物催化剂的作用特点，配合物催化剂的类型，配位催化反应中的基元反应，其中要掌握有效原子序数规则、插入及挤出反应等。
知识要点：
第一节 配合物催化剂作用的特点
1. 配合物催化剂的种类
2. 配离子的稳定性
3. 配位数和配合物的空间构型
4. 金属离子的氧化还原特性
第二节 配位催化中的基元反应
1. 有效原子序数规则
2. 配体的配位和离解
3. 氧化加成和还原消除
4. 插入及挤出反应
第三节 配位催化中的多催化剂体系
1. 催化剂的相加机理
2. 平行活化
3. 几个催化体系的结合
第四节 Werner配合物催化剂和p-配合物催化剂的催化作用
第五节 金属原子簇催化剂及有机金属化合物的催化作用
本章重点介绍有重要意义的配位催化剂-过渡金属的werner配合物、p-配合物、金属原子簇及有机金属化合物及其在一些重要反应中的催化机理。
第六章 固体催化剂的固态化学基础（3学时）
教学要求：掌握固态配位化学的基础知识，固体中的缺陷类型和表示方法，固体表面的化学组成、电子结构以及固体催化剂的制备。
知识要点：
第一节 固体催化剂的晶体结构
第二节 非化学计量化合物和固体中的缺陷
第三节 固体的表面
第四节 无机固态反应
本章重点介绍固体缺陷、表面理论、固体催化剂的作用。
第七章 金属催化剂（3学时）
第一节 金属催化剂的特征
第二节 金属表面上的化学键本质
第三节 金属催化剂上的反应
重点介绍金属表面上的化学化学本质、金属催化剂的反应特征。
第八章 金属氧化物催化剂（4学时）
教学要求：要学生掌握酸碱型、氧化还原型两类金属氧化物催化剂的特点、热力学性质。
知识要点：
第一节 酸-碱型催化剂的催化反应
第二节 氧化-还原型氧化物催化剂的催化反应
第三节 重要工业催化剂举例
重点和难点在于两类金属氧化物催化剂的反应机理。
第五部分 催化研究的新领域（4学时）
本部分涉及催化剂在与物质转化同时发生的能量转化作用，列举一些应用催化剂的新领域。
第九章 电催化和光催化（2学时）
教学要求：学生应该掌握电催化的定义、特征，光催化的定义、特征和反应类型。了解光电催化研究的新动向。
知识要点：
第一节 电催化反应的特征和反应过程
第二节 光催化反应的特征、类型和研究动向
第三节 半导体的光电极催化反应
本章重点电催化和光催化的反应特征和机理。
第十章 催化剂的新应用领域（2学时）
教学要求：让学生了解催化剂的几个重要应用领域。
知识要点：
第一节 环保催化
第二节 能源催化
第三节 化学传感器
第四节 家用催化剂
参考书目：
1、李荣生，甄开吉，王国甲 编著。催化作用基础，北京：科学出版社，1990。
2、吴越著。催化化学，北京：科学出版社，2000。
