催化原理-课程简介

电化学催化原理
电化学催化原理是通过电化学反应中电流与电势之间的关系，实现催化剂对化学反应速率的影响。

在电化学催化过程中，催化剂在电极表面提供活性位点，使得反应物可以在较低的能垒下发生反应。

具体而言，电化学催化涉及两个基本步骤：吸附和反应。

吸附是指反应物分子在催化剂表面以吸附的形式与催化剂相互作用。

吸附分为物理吸附和化学吸附两种形式。

物理吸附是反应物分子与催化剂之间相对较弱的相互作用，而化学吸附则是通过化学键形成强有力的吸附作用。

反应发生在吸附的基础上。

在电化学催化过程中，电子转移是催化反应的核心。

通过电极施加的电势差，可以调控催化剂表面的电子状态，从而影响反应的进行。

催化剂可以通过给出或接收电子来改变反应物的电荷状态，从而促进反应的进行。

电化学催化过程的效果在很大程度上取决于催化剂的活性和特异性。

活性是指催化剂表面提供的吸附位点的数量和吸附能力，而特异性则是指催化剂对某一反应物的选择性。

此外，催化剂的形态和晶体结构也会对反应进行调控。

总的来说，电化学催化原理通过调控催化剂表面的活性位点，以及电子转移过程中的电势差，实现对化学反应速率的控制。

这种催化方式在能源转换、环境保护和有机合成等领域具有重要应用价值。

课程名称：催化作用原理一、课程编码：1000010课内学时：48学分：3二、适用学科专业：工业催化，应用化学，生物化工，化学工程，化学工艺以及其他相关专业。

三、先修课程：物理化学。

四、教学目标通过本课程的学习，使研究生：1、掌握各类催化剂的催化作用；2、掌握工业催化剂的制备方法；3、掌握各类催化剂结构表征与性能评价方法；4、能够分析催化反应体系中催化剂各组分与催化性能关系；5、能够利用催化知识，分析催化反应体系中催化剂影响目的产物的因素，深入了解催化反应过程；6、能够利用催化知识，进行催化剂的设计。

五、教学方式课堂讲授，学生查阅相关文献，材料自学与课堂讨论。

六、主要内容及学时分配1.概论4学时1.1催化、工业与环境1.2催化剂和催化反应1.3催化的基本特征和本质1.4催化反应发生的条件和方式1.5催化相关概念与术语2.催化作用的物理化学基础4学时2.1化学反应的电子概念(催化反应）2.2基元化学反应机理(催化反应）2.3晶体场和配位场理论(催化作用的基本理论）2.4均相、多相和酶催化反应机理的同一性2.5催化剂结构对其催化性能的影响2.6催化反应热力学和动力学2.7固体表面吸附与表面反应3.催化剂制备、结构表征及其性能评价10学时3.1催化剂的制备原理3.2催化剂的结构和性能3.3催化剂的表征方法3.4热分析技术在催化研究中的应用3.5电子显微技术在催化研究中的应用3.6电子能谱技术在催化研究中的应用3.7其它分析技术在催化研究中的应用3.8催化剂性能评价及其动力学分析4.酸碱催化剂及其催化作用机理6学时4.1酸碱催化剂及其性质4.2均相酸碱催化反应及其作用机理4.3多相酸碱催化反应及其作用机理4.4典型酸碱催化反应过程及其催化剂5.金属配合物催化剂及其催化作用原理6学时5.1金属配合物理论5.2金属配合物的催化特性5.3配位催化过程反应物分子活化、反应以及配位催化反应循环5.5典型配位催化反应过程及其催化剂6.金属催化剂及其催化作用原理6学时6.1金属的电子论6.2金属的几何论6.3金属催化的几何论和能量匹配论6.4金属催化反应机理6.5合金催化剂与负载型催化剂6.6重要的金属催化反应过程及其催化剂7.金属氧化物催化剂及其催化作用原理6学时7.1半导体的形成与能带理论7.2金属氧化物催化剂的电子催化理论7.3金属氧化物催化剂表面与催化性能7.4烃类的催化氧化理论7.5典型金属氧化物催化反应过程及催化剂7.6光催化及其复合催化作用机理8.生物催化剂及其催化作用原理4学时8.1酶的结构与性能8.2酶催化作用机理8.3典型生物催化反应过程及其催化剂9.催化与催化材料新进展2学时9.1工业催化剂的开发9.2工业催化剂的制备设计9.3催化与生态工业七、考核与成绩评定成绩以百分制衡量。

《催化原理》课程教学大纲课程代码：080151003课程英文名称：Principle of catalysis课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0适用专业：化学工程与工艺大纲编写（修订）时间：2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本门课程为化学工程与工艺专业B方向的专业主干课，是选择催化专业方向学生必修的一门课程。

通过本门课程的教学，学生应系统地掌握工业催化的基本概念、基本原理、基本方法及技巧，为今后进一步深入学习和研究打下良好的理论基础。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求通过本门课程的学习，学生应对催化科学的特点及重要性有所了解，认识催化作用的基本规律，掌握几种常用的工业催化剂及其相关的催化过程。

培养学生综合运用所学的基本知识的能力和工程实践能力。

（三）实施说明根据教学需要以及选用教材不同，教学内容可适当增减，各部分学时数可作适当的增删。

（四）对先修课的要求该课程在完成教学计划规定的公共基础课、大部分专业基础必修课和专业基础选修课教学之后开设。

先修课包括高等数学、无机化学、有机化学、物理化学、化工原理A1和化学反应工程。

（五）对习题课、实践环节的要求习题的设置应突出各部分重点，多联系工程实践。

（六）课程考核方式本课程的考核方式为考试，考试方法采用笔试，闭卷，课程总成绩为最终理论考试、平时考核（包括测验、作业等）的总和。

（七）参考书目《催化作用基础》，甄开吉编，科学出版社，2005《催化化学》，吴越编，科学出版社，1995二、中文摘要本课程是化学工程与工艺专业工业催化方向学生必修的一门主干课程。

方向学生在学习本课程之前必须掌握高等数学、物理化学、化工原理等课程。

本课程的授课对象是专业高年级学生。

本课程系统地介绍工业催化的基本原理、方法和技术。

通过本课程的学习，使学生掌握催化科学的基本原理，为工业催化应用打下基础。

三、课程学时分配表四、教学内容及基本要求第1部分绪论总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容：1、催化科学的重要性；2、催化科学的形成；3、催化科学的特点；4、基本概念。

催化原理（适用于化工工艺专业）(Catalysis: Theory & Application)目的和要求催化原理是催化理论和催化实践并重的学科。

它的教学目的是使学生掌握催化作用的基本规律，了解催化过程的化学本质和熟悉工业催化技术的基本要求和特征，为化工工艺专业专门人才的培养提供坚实的理论基础。

要求学生在掌握催化化学基本概念和理论的基础上，注重与催化剂的工业应用紧密结合。

基本内容及学时分配绪论（1学时）第一章催化作用与催化剂（共8学时）第一节催化作用的定义与特征（2学时）第二节催化剂的组成的功能（2学时）第三节对工业催化剂的要求（2学时）第四节均相催化与均相催化剂简介（2学时）第二章吸附作用与多相催化（共8学时）第一节多相催化的反应步骤（1学时）第二节吸附等温线（2学时）第三节金属表面上的化学吸附（2.5学时）第四节氧化物表面上的化学吸附（2.5学时）第三章各类催化剂及其催化作用（共10学时）第一节酸碱催化剂及其催化作用（2学时）第二节分子筛催化剂及其催化作用（2学时）第三节金属催化剂及其催化作用（2学时）第四节金属氧化物和硫化物催化剂及其催化作用（2学时）第五节络合催化剂及其催化作用（2学时）第一章至第三章复习（3学时）第四章工业催化剂的制备与使用（共4学时）第一节工业催化剂的制备（2学时）第二节工业催化剂的使用（2学时）第五章工业催化剂的活性评价与宏观物性的表征（共5学时）第一节催化剂的活性测试的基本概念（1学时）第二节催化剂的活性测试（2学时）第三节催化剂的宏观物性及其测定（2学时）第四、五章复习（2学时）总课时44学时包括35学时授课，5学时复习，4学时参观或实践教材黄仲涛主编，化学工业出版社，1994。

北京主要参考书[1] 李玉敏工业催化原理，天津大学出版社1992 天津[2] 高正中实用催化，化学工业出版社1996 北京[3]吴越催化化学（上、下册），科学出版社1998 北京。

催化作用原理
催化作用原理指的是通过添加催化剂，增加化学反应速率的过程。

催化剂是一种可在反应中多次参与，但在反应结束后并不参与化学反应最终生成物的物质。

催化剂通过提供一个新的反应路径，降低化学反应的活化能，从而加速反应速率。

催化作用的原理可以通过以下步骤解释：首先，催化剂与反应物之间发生吸附，也就是催化剂上的活性位点与反应物发生相互作用。

吸附过程中，反应物分子与催化剂的化学键发生变化，形成一个中间体，称为吸附复合物。

接下来，吸附复合物发生反应，生成产物和再生催化剂。

反应过程中，活化的化学键被断裂，并形成新的化学键。

此过程中，催化剂起到了降低反应的能垒的作用，使反应更容易进行。

最后，反应产物从催化剂表面脱附，催化剂重新进入到吸附反应的循环当中。

催化作用原理的关键在于催化剂提供了一个新的反应途径，使原本需要较高能量才能发生的反应，变得更容易。

此外，催化剂的活性位点与反应物的选择性吸附也能在反应中引导化学键的形成，从而控制产物的生成。

总之，催化作用原理是通过催化剂提供新的反应路径，降低反应的能垒，从而提高反应速率的过程。

《催化原理》教学大纲 一、课程基本信息课程编号： 020********D课程中文名称 催化原理课程英文名称 Principles of Catalysis课程类别 专业选修课组适用专业 材化(石油化工催化剂及应用)开课学期 第七学期总 学 时 64 学时总 学 分 4先修课程 物理化学，无机化学，有机化学课程简介 本课程是材料化学(催化材料) 专业的核心专业课。

课程系统讲授了化学反应过程中催化作用和原理、基本概念和基本研究方法，主要内容包括：基本概念，吸附作用，气固多相催化反应动力学基础以及不同催化剂（酸碱催化剂，金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂和过渡金属配合物催化剂）的催化机理及其在实际生产过程中的应用。

建议教材 孙桂大 闫富山.《石油化工催化作用到论》.北京：石化出版社,2000参考资料 [1]李荣生甄开吉王国甲.《催化作用基础》（第二版）.北京科学出版社,1990[2]吴越编著.《催化化学》.北京：科学出版社，1995　[3]高正中编著.《实用催化》.北京：化学工业出版社，1996　[4]王桂茹主编.《催化剂与催化作用》(第二版).大连：大连理工大学出版社，2004二、课程教学目标1. 掌握有关催化的基本概念（如选择性，活性，稳定性，外扩散，内扩散，催化循环等等）和基本理论（如催化剂的酸中心、多位理论和配位催化理论等）。

2. 掌握如何将理论知识和应用研究有机结合，培养学生新的思维方法和创新能力。

三、理论教学内容与要求1 绪 论（6 学时）教学内容 要求程度（1）引言（催化作用的意义；催化作用与热力学、动力学）了解催化科学的重要性和特点；掌握催化剂的作用和催化作用的体现。

（2）催化作用与催化剂（催化作用；催化剂的重要性质）了解催化作用的发展；掌握催化剂活性和选择性的各种表示方法以及它们适用的条件。

（3）催化剂的一般组成（工业催化剂的一般要求；催化剂的一般组成）了解催化剂的一般组成；掌握工业催化剂各个要求。

《催化原理》课程简介课程编号：03024917课程名称：催化原理/Principles of catalysis学分:2学时：32（实验：0上机：0课外实践：0）适用专业：应用化学建议修读学期：6开课单位：化学与化工学院应用化学系先修课程：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、结构化学考核方式与成绩评定标准：结合平时成绩以专题论文方式综合考查教材与主要参考书目：甄开吉, 等编著，《催化作用基础（第三版）》, 北京：科学出版社，2005年2月。

吴越，《催化化学（上下册）》，北京：科学出版社，2000年。

阎子峰，《催化原理导论(双语教材)》, 化学工业出版社, 2006年1月。

内容概述：中文：本课程系统讲授了化学反应过程中催化作用和原理、基本概念和基本研究方法，主要内容包括：基本概念，吸附作用，气固多相催化反应动力学基础以及不同催化剂（主要是金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂）的催化机理及其在实际生产过程中的应用。

通过本课程的学习，让学生全面掌握催化作用的基础知识和基本规律，了解催化过程的化学本质及工业催化技术的基本要求和特性，为今后从事催化领域的科学研究工作打下良好基础。

英文：This course instructs the catalytic principle, basic concepts and research methods in chemical reaction processes. The main contents include:basic concept, adsorption,reaction kinetics foundation of gas-solid heterogeneous catalysis, catalytic mechanism and application in the actual production process of different catalysts (metal catalysts and transition metal oxide catalysts). This course enables students to master the basicknowledge and basic law of catalytic principle, know the chemical nature of catalytic process and the basic requirements and characteristics ofindustrial catalytic processes. Also, through this course, students can lay a good foundation for future research work in the field of catalysis.《催化原理》教学大纲课程编号：03024917课程名称：催化原理/Principles of catalysis学分:2学时：32（实验：0上机：0课外实践：0）适用专业：应用化学建议修读学期：6开课单位：化学与化工学院应用化学系先修课程：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、结构化学一、课程性质、目的与任务使学生了解有关催化剂与催化作用的基础知识，掌握金属及过渡金属氧化物催化剂等重要工业催化剂的催化反应原理，了解环境催化等本学科及交叉学科的发展动态。

催化原理_基本概念和常用术语催化原理是指通过催化剂促使化学反应快速进行，毕竟这一主动催化的过程。

催化原理是化学反应动力学的重要分支，涉及到许多基本概念和常用术语。

下面将对催化原理的基本概念和常用术语进行详细介绍。

1. 催化剂（catalyst）：催化剂是指能够在化学反应中通过降低活化能而提高反应速率的物质。

催化剂在反应过程中通常不会被消耗，因此可以被循环利用。

常见的催化剂包括金属、合金、氧化物等。

2. 反应速率（reaction rate）：反应速率是指单位时间内反应物转化成产物的数量。

在催化反应中，反应速率是催化剂对反应物的转化速率。

3. 活化能（activation energy）：活化能是指化学反应中反应物必须具有的最小能量，才能进入高能状态进行反应。

催化剂能够降低反应物的活化能，从而提高反应速率。

4. 反应中间体（reaction intermediate）：反应中间体是指在化学反应中形成的暂时的高能状态的物质。

催化剂通过与反应物或中间体相互作用，加速反应物转化为产物。

5. 催化循环（catalytic cycle）：催化循环是指催化反应中催化剂与反应物之间的反应过程。

催化循环包括催化剂的活化、与反应物的反应、产物解离和催化剂的再生等步骤。

6. 催化机理（catalytic mechanism）：催化机理是指催化剂促使化学反应进行的详细步骤和反应路径。

催化机理可以通过实验、理论计算和模拟等方法来推测和研究。

7. 反应活性（reaction activity）：反应活性是指催化剂对反应物转化的速率。

反应活性取决于催化剂的特性和条件。

8. 选择性（selectivity）：选择性是指在多种可能的反应途径中选择特定的途径进行反应。

催化剂可以提高化学反应的选择性，使得产物的分布更加有选择性。

9. 催化剂中心（catalytic site）：催化剂中心是指催化剂中的活性位点，能够与反应物或中间体发生作用。