1 《催化材料》教学大纲 课程名称：催化材料 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Catalytic Materials 总学时/周学时/学分：24/2/1.5 其中实验/实践学时：0 先修课程：无机化学、物理化学、固体物理、材料物理性能、材料研究与测试方法 后续课程支撑： 工厂设计概论、复合材料、储能材料与技术、环境材料学 授课时间： 星期五 1-2 节/1-12 周 授课地点：松山湖校区 6A202 授课对象： 2019 级材料科学与工程 1、2 班 开课学院： 材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称： 汪文龙/研究员、邵蒙蒙/讲师、涂军令/讲师、钟国玉/讲师、王严杰/教授 答疑时间、地点与方式：可以线上与线下答疑相结合，课后停留在教室，对有疑问的同学进行答疑；上课学生可举手自由提问；平时学生可到经管楼 4B311 室进行答疑。 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（√）其它（ ） 使用教材：《催化作用基础》，甄开吉，王国甲等，科学出版社，出版时间：2004 年第 3 版 教学参考资料： 《催化剂工程导论》，主编：王尚弟，出版社：化学工业出版社，出版时间：2015 年 9 月第 3 版 《工业催化》，主编：黄仲涛，出版社：化学工业出版社，出版时间：2020 年 8 月第 4 版 《催化剂与催化作用》，主编：王桂茹，出版社：大连理工大学出版社，出版时间：2015 年 1 月第 4 版 《催化剂制备过程技术》，主编：张继光等，出版社：中国石化出版社，出版时间：2019 年 6 月第 3 版 课程简介： 催化材料是材料科学与工程专业的专业选修课，它以催化科学技术为核心。催化科学技术是当今化学品、燃料、材料、医药和食品生产及环境净化的支 柱科学技术，是现代化学工业的基石，对于国民经济、环境和公众健康起着基础性的作用。通过本课程学习，使学生掌握催化剂相关的基础知识和前沿 技术和概念，提高学生分析问题和解决问题的能力，为后续课程的学习以及将来从事催化剂工程技术等工作提供必要的基础
2 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1：知识目标 了解催化材料及催化科学技术前沿，掌握有关催化的基本 概念和基本理论（如配位催化理论、电催化理论、甲烷重 整、费托合成、生物质催化转化、光催化理论、双功能电 催化等）。（理解、运用） 1.3 能够综合运用数学、自然科学、工 程基础和专业知识对材料科学与工程 领域的复杂工程问题的不同解决方法 进行比较和综合分析，得出优化方案。 C1. 工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础 和专业知识用于解决材料科学与工程领域复杂工 程问题。 目标 2：能力目标 理解催化剂的性能评价、测试和表征手段，能够运用催化 材料的基本理论设计催化剂，并进行催化剂的性能评价及 再生，学会将催化基础理论应用于分析和解决工程问题。 （分析、综合、评价） 4.3 能够正确的采集实验数据，对实验 结果进行分析和解释，并通过信息综合 得到合理、有效结论。 C4. 研究：能够基于科学原理并采用科学方法对材 料科学与工程领域复杂工程问题进行研究，包括设 计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合 理有效的结论。 目标 3：素质目标 培养学生具有主动参与、开拓创新、探究科学、诚信务实 的学习态度和思想意识；具有自主学习和终身学习理念， 养成理论联系实际、科学严谨、认真细致、实事求是、知 行合一的科学态度。（综合、评价） 12.1 能正确认识材料科学与工程等相 关理论与技术的发展趋势与规律，树立 自主学习、终身学习的意识。 C12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识， 有不断学习和适应发展的能力。 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入 点） 教学模式 （线上/线下） 教学方法 作业安排 支撑课 程目标
3 1 催化剂基础知识 党海峰 2 催化剂概述、催化发展新领域（重点）； 催化剂的组成、载体的功能、工业催化 剂的要求（难点）。 课程思政融入点：介绍催化剂的发展历 程和在国民经济发展中的重要性，激发 学生的学习兴趣，投身国家催化剂行业 发展，贡献自己的力量。 线上 线上讲授 与小组讨 论 课程思政作业：通 过文献检索或网络 资源查找，每人须 完成不少于 800 字 关于国产催化剂发 展历程的总结。 能力培养作业：每 人须完成跟催化剂 相关的英文文献 1 篇。 目标一 目标二 2 催化剂制造与使用 党海峰 2 常见工业催化剂的制造方法、使用和选 择（重点）；工业催化剂制备影响因素、 失活与再生（难点）。 线上 线上讲授 和小组讨 论 课堂讨论：与其他 新材料方向制备方 法的相关性。 目标一 目标二 3 配合物催化剂 汪文龙 2 配位的概念，介绍基本的配位方式，重 要的金属有机配体及金属有机配合物类 型（重点）；配位催化原理（难点）。 线上 线上讲授 和小组讨 论 能力培养作业：针 对某类经典的配位 催化反应，试写出 其催化反应机理 目标一 目标二 4 常见的配位催化反 应 汪文龙 2 介绍几例经典的配位催化反应（重点）， 并结合配合物催化剂结构，理解反应中 的配位催化原理（难点）。 线上 线上讲授 和小组讨 论 课程思政作业：通 过查阅资料，了解 一种获得诺贝尔奖 目标一 目标二
4 课程思政融入点：结合实例使学生理解 配位催化在一些工业反应中的重要意义 和贡献 的金属有机配合物 催化剂及其参与的 重要反应。 5-6 催化材料与非石油 资源转化 涂军令 4 天然气、煤以及生物质等非石油资源转 化为能源或化学品相关催化材料（重 点）；甲烷重整、费托合成、生物质催 化转化（难点）。 课程思政融入点：了解国家能源战略和 “双碳背景”，认识到我国是气候行动 的积极推动者和坚定践行者。 线上 线上讲授 和小组讨 论 查阅文献，了解非 石油资源转化新型 催化材料的设计。 目标一 目标三 7 电催化基本原理 钟国玉 2 电化学发展史；电催化应用；电催化研 究对象（重点）。电化学热力学；电化 学动力学（难点）。 课程思政融入点：1）介绍化学电化学发 展历史，特别介绍我国优秀化学家，向 学生传递一代代优秀的化学家克服艰难 困苦、勇攀科学高峰的社会主义核心价 值观；2）以电化学的应用，特别是锂离 子电池的应用，结合我国特高压输电技 术，介绍我国能源发展战略，激发学生 专业兴趣。 线下 课堂讲授 和小组讨 论 课程思政作业：基 于课程思政融入点 2，查阅文献和网络 资料，试分析我国 为何要大力发展电 动汽车。 目标一 目标二 8 电催化反应与应用 钟国玉 2 典型电催化反应（氧还原、析氧、有机 线下 课堂讲授 目标一
5 电催化氧化等）及催化剂介绍（重点）。 电催化测量技术与应用（燃料电池、电 传感）（难点）。 和小组讨 论 目标二 9 光催化及材料 邵蒙蒙 2 光催化机理(重点)；常见的光催化材料； 影响光催化效率的因素；光催化材料的 改性(难点)；新型光催化材料；光催化材 料的表征 课程思政融入点：介绍光催化的发展历 程，培养学生求真探索精神 线下 课堂讲授 和小组讨 论 课程思政作业：查 找并阅读光催化相 关的文献，每人撰 写不少于 800 字关 于光催化材料的发 展对我国“双碳” 计划推进的重要意 义 目标一 目标二 10 光催化材料的应用 邵蒙蒙 2 环境净化方面的应用，包括污染物处理 (重点)、灭菌、自清洁等；能源转换的应 用，包括制氢(重点)、CO2还原、固氮等； 光催化合成反应(难点) 线下 课堂讲授 和小组讨 论 目标一 目标三 11 双功能电催化剂的 应用和类型 王严杰 2 双功能电催化剂的定义、制备和应用（重 点）；金属空气电池应用的双功能电催 化剂研究瓶颈和挑战（难点）。 线下 课堂讲授 和小组讨 论 课堂讨论：与其他 催化剂材料（比如： 单功能电催化剂） 区别和应用领域。 目标一 目标二 12 复习答疑 王严杰 2 总结复习，答疑。 课程思政融入点：总结催化剂材料在“卡 脖子”新材料研发中的重要作用，使学 线下 教室答疑 — 目标三