《催化剂表征》课程教学大纲
课程名称：催化剂表征
英文名称：Characterization of Catalysts
适用专业：化学教育、材料化学、应用化学专业
课程类型：专业任选课
课程性质：专业任选课
制定单位：材料化学教研室
制定时间：2016年5月
一、课程教学的要求
1、明确催化的定义、催化基本原理，介绍催化的研究历史、应用、研究概况。
2、掌握催化剂材料的几种常用制备方法。
3、了解催化剂的宏观物性及其测试方法
4、掌握催化反应及催化反应动力学
5、了解催化剂的表征手段。
6、学习掌握催化剂表征仪器的基本原理。
7、了解催化剂表征仪器的结构。
8、掌握催化剂表征仪器的应用。
二、教学安排：
根据课时要求，6章内容可在第一学期（34学时）完成。
第一章 催化简介（3学时）
教学目的：
明确催化的定义、催化基本原理，介绍催化的研究历史、应用、研究概况。
基本要求：
1、学习催化的定义
2、学习掌握催化基本原理
3、了解催化的研究历史和应用
4、了解中外催化科学研究概况
重点：
催化定义、基本原理
基本内容：
一、什么是催化
二、催化基本原理
三、催化的研究历史和应用
四、催化辉煌成就与新世纪的展望
五、中外催化科学研究概况
六、光催化原理和应用简介
第二章 催化剂制备方法（3学时）
教学目的：
通过介绍催化剂的分类、主要组分设计，让学生学会制备催化剂前，影响其合成的影响因素，通过调节影响因素，可以优化出性能优异的催化剂的制备条件。掌握催化剂材料的几种常用制备方法。
基本要求：
1、了解催化剂的分类。
2、掌握催化剂制备的要点、主要组分设计。
3、掌握催化剂的一般制备方法。
重点:
催化剂的一般制备方法。
难点:
催化剂制备的要点、主要组分设计
基本内容:
一、催化剂的分类
1、分类
2、固体催化剂的构成
二、催化剂的设计
1、催化剂性能的基本要求
2、催化剂制备的要点
3、催化剂设计的总体考虑
4、催化剂主要组分设计
三、催化剂的一般制备方法
1、沉淀法
2、浸渍法
3、机械混合法
4、离子交换法
5、负载法
6、化学交联
7、化学沉积
8、纳米催化剂颗粒和薄膜的制备
9、工业用催化剂的成型
第三章 催化剂的宏观物性及其测试方法（3学时）
教学目的：
掌握催化剂的颗粒分析、比表面积、吸附量、孔分布的测量方法。
基本要求：
1、了解颗粒度的概念、颗粒尺寸分布表示、颗粒度分析方法
2、了解催化剂的机械强度测量方法
3、掌握催化剂的颗粒分析、比表面积、吸附量、孔分布的测量方法。
重点：
催化剂的颗粒分析、比表面积、吸附量、孔分布的测量方法
难点：
催化剂吸附量、孔分布的测定
基本内容：
一、催化剂的颗粒分析
1、颗粒度的概念
2、催化剂的颗粒尺寸分布表示
3、颗粒度分析方法
二、催化剂的机械强度
三、催化剂的比表面积计算
1、理论基础和基本概念
2、比表面的测量和计算
四、催化剂吸附量的测定
1、真空及其测量技术简介
2、自动吸附仪(成套仪器)
五、催化剂孔分布计算
1、孔结构特征
2、测定基础原理--开尔文方程
3、中孔(介孔) 孔结构分析
第四章 催化反应及催化反应动力学（3学时）
教学目的：
了解催化反应历程、常见催化反应器，掌握催化剂活性的表示方法、多相催化过程的传质。
基本要求：
1、掌握催化剂活性的表示方法。
2、了解常见催化反应器。
3、了解多相催化反应装置。
4、了解催化反应动力学模型和数据处理。
5、掌握多相催化过程的传质。
6、掌握催化剂的寿命和中毒原因。
7、了解多相催化反应历程。
重点：
多相催化过程的传质。
基本内容：
一、催化剂活性的表示方法
1、催化剂对反应物的转化率
2、产物的收率
3、催化剂对产物的选择性
4、反应速率
5、光催化矿化率
二、常见催化反应器
1、间歇式反应器
2、流动式反应器
3、脉冲反应器
三、多相催化反应装置
1、催化剂性能评价系统
2、怎样做催化反应?
四、催化反应动力学模型和数据处理
1、间歇式反应器动力学
2、活塞流式反应器动力学
3、活塞流式微分反应器动力学
4、外循环流动反应器动力学（无梯度反应器）
5、脉冲反应器动力学
五、多相催化过程的传质（扩散效应）
1、催化剂的几何结构
2、反应的动力学区和扩散区
3、外扩散效应
4、内扩散效应
六、催化剂的寿命和中毒
七、多相催化反应历程
第五章 催化剂的表征（16学时）
教学目的和要求：
1、了解催化剂的表征手段。
2、学习掌握催化剂表征仪器的基本原理。
3、了解催化剂表征仪器的结构。
4、掌握催化剂表征仪器的应用。
重点：
学习掌握催化剂表征仪器的基本原理、催化剂表征仪器的应用。。
难点：
催化剂表征仪器的基本原理。
基本内容：
一、气相色谱分析（Gas Chromatography）（GC) （2学时）
1、气相色谱基本原理及仪器
2、气相色谱的定性和定量分析
3、气相色谱在催化研究中应用
二、红外光谱（2学时）
1、基本原理
2、各类有机化合物的红外特征吸收
3、有机化合物基团的特征频率
4、影响峰位置变化的因素
5、红外谱图解析 及应用
三、激光拉曼光谱法（2学时）
1、概述
2、原理
3、与红外光谱的关系
4、仪器
5、应用
6、新发展
四、漫反射光谱(DRS) （2学时）
1、基本原理
2、测定方法
3、催化剂研究中的应用
五、透射电镜（TEM）（2学时）
1、原理
2、透射电镜的结构
3、透射电镜的功能及发展
4、总结
六、扫描电子显微镜（SEM）与电子探针显微分析（2学时）
1、SEM特点
2、电子束与固体样品相互作用时产生的物理信号
3、SEM的结构和工作原理
4、SEM的主要性能
5、电子探针X射线显微分析
6、电子探针仪的结构与工作原理
（1）波谱仪（WDS）的结构和工作原理
（2）能谱仪（EDS）的结构和工作原理
7、电子探针仪的分析方法及应用
七、X射线粉末衍射（X-ray Powder diffraction，XRD）（2学时）
1、X射线理论
2、X射线仪的基本组成
3、应用
八、纳米粒子粒径评估方法（2学时）
1、几个基本概念
2、常用的方法粒径评估的方法
① 透射电镜观察法
② 扫描电子显微镜
③ X射线衍射线线宽法(谢乐公式)
④ 比表面积法
⑤ X射线小角散射法
⑥ 拉曼(Raman)散射法
⑦ 探针扫描显微镜
⑧ 光子相关谱法(激光粒度仪)
第六章 考查（6学时）
考查方式：
每人做一份10分钟以内的ppt报告，通过抽查的方式进行考查，报告内容如下：
（1）催化剂的制备方法。可选择一种或多种方法进行详细介绍，例如，水热法，溶胶-凝胶法，沉淀法等。
（2）催化剂的表征手段介绍。可选择一种或多种表征手段进行详细介绍，例如，GC、LC、LC-MS、XRD、DRS、TEM、SEM、IR、Raman、NMR、ESR、PL、紫外分光光度计、BET、TPD、TPR、TA（热分析）等。可报告多种表征手段的原理、仪器构造或图片等。
