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异相催化与可持续发展

课程信息

课程名称／课程号 适用范围与修读要求
异相催化与可持续发展
ENER3053M		 热能、新能源 · 25级及以前、26级
专业选修 · 模块选修

储能普通班 · 26级
专业选修 · 模块选修

慧能 · 25级及以前
专业选修 · 导师推荐选修

课程简介

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本课程为针对能源工程学院及材料、化工、环境等相关院系的高年级本科生的全外教课程。本课程的教学内容主要为四章节：多相催化导论、可持续化学工程和催化作用、生物精炼原理和催化作用在生物质提升中的作用、非均相催化剂的制备。一、多相催化导论介绍多相催化的基本概念和工业中常见的催化剂种类、催化剂在工业生产中的作用，介绍常见工业化学催化反应机理。二、可持续化学工程和催化作用介绍绿色化工的概念以及其对化学工业节能的促进作用，探讨催化技术在绿色化学工艺中的作用及应用，通过典型示例分析催化与绿色化工的关系。三、生物精炼原理和催化作用在生物质提升中的作用介绍生物质的基本概念、生物质的精炼原理和化学转化过程以及催化作用在生物质提炼中的作用。四、非均相催化剂的制备介绍催化剂的基本制备方法以及发展。本课程不仅从催化原理上进行深入浅出的讲解，还将结合催化剂在环境污染修复、生物质能品质提升、CO2转化利用等领域的实际应用实例进行形象生动的说明，进一步加深学生对催化基本概念的理解。

来源：教务网。

课程内容

分数构成

期末闭卷考试占60%，平时课堂出勤率及参与度占20%，平时作业完成情况占20%。

课程大纲

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第1周 异相催化导论（3课时）

本周介绍多相催化的基本概念和工业中常见的催化剂种类、催化剂在工业生产中的作用，介绍常见工业化学催化反应机理。掌握：催化剂的基本概念、种类和用途；催化剂在工业化工过程中的作用；催化反应的基本机理：反应物分子在催化剂孔内的扩散、表面上的吸附、表面上的反应以及产物分子的脱附和孔内扩散等过程。了解：化学能的概念、催化剂与活化能的关系、传质过程。

1) 基本定义和原则

2) 化工过程催化剂的作用

第2周 可持续化学工程和催化作用（3课时）

本周介绍绿色化工的概念以及其对化学工业节能的促进作用，探讨催化技术在绿色化学工艺中的作用及应用。掌握：绿色化学工艺的概念和基本原理；过程强化的方法与途径：了解：过程强化的机理。

1) 绿色化学原理

2) 过程强化简介

第3周 可持续化学工程和催化作用（3课时）

本周探讨催化技术在绿色化学工艺中的作用及应用，通过典型示例分析催化与绿色化工的关系。掌握：外场作用及强化技术、新型分离强化技术、新型换热装置与技术、微化工技术；二氧化碳捕集的方法。了解：二氧化碳的化学吸收法、膜分离法。

1） 示例：二氧化碳捕获和利用

第4周 能源环境中的催化作用（3课时）

本周主要介绍能源环境中有机污染物种类、结构与危害。掌握：VOCs、氯代VOCs、二噁英的定义及化学结构。了解：二噁英的危害。

1) VOCs与持久性有机物的

第5周 能源环境中的催化作用（3课时）

本周主要介绍能源环境中有机污染物的催化反应机理。掌握： VOCs的催化降解过程；有机物降解中催化剂的种类；有机物催化降解机理。了解：光催化降解。

1) 有机污染物的催化降解

2） 催化降解反应机理

第6周 生物精炼原理和催化作用在生物质提升中的作用（3课时）

本周介绍生物质的基本概念、生物质的精炼原理。掌握：生物质的概念及种类；锅炉燃烧、固型燃烧、垃圾燃烧生物质利用方法。了解：生物质转化技术在应用中存在的问题。

1) 生物质的概念

2) 生物质转化的基本概念（预处理和化学转化）

第7周 生物精炼原理和催化作用在生物质提升中的作用（3课时）

本周主要介绍生物质的化学转化过程以及催化作用在生物质提炼中的作用。掌握：热解技术、液化技术、超临界流体萃取技术等化学转化方法；生物化学转化方法。了解：生物质转化技术在应用中存在的问题。

1） 下游流程

2) 生物质的化学转化

第8章 非均相催化剂的制备（3课时）

本周介绍催化剂的基本制备方法以及发展。掌握：溶胶-凝胶法及其原理；浸渍法及其原理；共沉淀法；离子交换法。了解：滚涂法制备催化剂；模板法；气溶胶法等制备方法的概念及原理；大型化工过程中催化剂的制备。

附：课程上课时间表

周次

学时

教学内容（要点）

课程思政融入点和实施方法

教学形式（理论、讨论、实践、实验、测试等）

1

3

异相催化导论

理论讲授

2

3

反应物分子在催化剂孔内的扩散、表面上的吸附、表面上的反应以及产物分子的脱附和孔内扩散等过程、绿色化学工艺的概念和基本原理；过程强化的方法与途径

理论讲授

3

3

外场作用及强化技术、新型分离强化技术、新型换热装置与技术、微化工技术；二氧化碳捕集的方法

思政融入点：增强可持续发展意识和家国情怀

案例：二氧化碳捕获和利用

理论讲授

4

3

有机污染物的种类（VOCs、氯代VOCs、二噁英等）及化学结构

思政融入点：培养攻坚克难精神

作业：调研有机物降解技术发展趋势及应用前景

理论讲授

5

3

VOCs的催化降解过程；有机物降解中催化剂的种类；有机污染物催化降解机理

理论讲授

6

3

生物质的概念及种类；锅炉燃烧、固型燃烧、垃圾燃烧生物质利用方法

理论讲授

7

3

热解技术、液化技术、超临界流体萃取技术等化学转化方法；生物化学转化方法

理论讲授

8

3

滚涂法制备催化剂；模板法；气溶胶法等制备方法的概念及原理；大型化工过程中催化剂的制备

思政融入点：增强工程伦理

案例：大型化工过程中催化剂制备

理论讲授

学习资料链接

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