纳米催化

课程编码：0805J1M05009H 英文名称：Nanocatalysis 课时：50 学分：3.00 课程属性：专业普及课 主讲教师：贺涛等

催化剂能显著提高反应效率，同时可通过影响反应路径而调控反应的选择性，另外还能降低反应温度与压力等。纳米材料的尺寸很小、表面所占的体积百分数很大、表面的键态和电子态与体相不同、表面原子配位不全等导致表面的活性位点增加，有望成为催化反应的主要角色。本课程从催化的基本原理与类型出发，根据纳米尺度催化体系的结构特点与性能，重点阐述了其在电催化、热催化、光催化、光电协同催化和光热协同催化等的应用，详细讨论了如何运用纳米催化迎接人类面临的能源、环境与可持续发展等方面的挑战，并在综述最新进展的基础上，展望了纳米催化剂与纳米催化的未来发展。

物理化学、无机化学、电化学、光化学

第一章  催化概论 1学时 贺涛
第1节 催化简史
第2节 催化技术研究与应用简介
第二章  催化剂与催化作用 5学时 贺涛
第1节 催化剂与催化作用定义
第2节 催化作用基本原理与特征
第3节 催化剂分类与组成
第4节 催化剂评价
第5节 催化反应分类
第三章  吸附作用与多相催化 3学时 贺涛
第1节 吸附简介
第2节 多相催化反应本征动力学简介
第3节 扩散对多相催化反应的影响简介
第4节 习题一
第四章  固体酸催化剂 3学时 贺涛
第1节 固体酸碱的基本特征
第2节 固体酸的种类、结构及性质
第3节 固体酸催化剂的失活与再生
第五章  配位催化剂 3学时 贺涛
第1节 配位催化剂简介
第2节 配位催化循环与基元反应
第3节 典型配位催化应用案例
第4节 均相催化剂的固载化与两(液)相催化体系
第5节 习题二
第六章  金属催化剂 3学时 贺涛
第1节 金属的催化性能
第2节 金属化学键理论
第3节 金属催化剂的性能调变
第4节 典型金属催化应用案例
第七章  金属氧/硫化物催化剂 3学时 贺涛
第1节 过渡金属氧化物催化剂的结构与性能
第2节 (氧化物)半导体电子催化理论
第3节 过渡金属氧化物催化剂的催化机理
第4节 典型过渡金属氧化物催化应用案例
第5节 金属硫化物及其催化作用
第八章  限域催化与单原子催化 3学时 贺涛
第1节 分子筛催化剂的限域效应
第2节 碳纳米管限域效应与催化
第3节 二维限域表面化学与催化
第4节 单原子催化剂
第5节 习题三
第九章  电催化简介与氢电极 3学时 贺涛
第1节 电化学简史
第2节 电催化反应的基本规律
第3节 典型研究方法与技术
第4节 氢的电化学吸附
第5节 氢电极反应机理与动力学
第十章  电催化基本原理与电催化剂特性 5学时 贺涛
第1节 电催化剂的电子结构效应
第2节 电催化剂的表面结构效应
第3节 典型研究案例简介
第4节 金属纳米催化剂的表面结构调控与电催化性能
第十一章  燃料电池电催化 3学时 贺涛
第1节 燃料电池的分类与性能
第2节 燃料电池电催化反应特点
第3节 燃料电池阳极电催化剂
第4节 燃料电池阴极电催化剂
第十二章  典型小分子电催化 2.5学时 贺涛
第1节 典型有机小分子电催化
第2节 典型无机小分子电催化
第3节 典型代氢燃料分子电催化
第十三章  工业过程电催化 0.5学时 贺涛
第1节 氯碱工业过程电催化
第2节 湿法冶金工业电积过程电催化
第3节 熔盐铝电解过程电催化
第4节 习题四
第十四章  光催化基本原理 3学时 贺涛
第1节 光催化与光电催化简介
第2节 半导体能带理论与半导体光学性质
第3节 光催化基本概念与过程
第4节 光催化过程调控与光催化反应活性
第十五章  太阳燃料制备 3学时 贺涛
第1节 光解水
第2节 二氧化碳光还原
第3节 固氮反应
第十六章  环境修复与净化 2学时 贺涛
第1节 光催化氧化反应
第2节 光催化分解有毒有害物与塑料
第3节 光催化与空气净化、水净化及杀菌
第4节 光催化自清洁
第十七章  多场作用协同催化 2学时 贺涛
第1节 光电协同催化反应
第2节 光热协同催化反应
第3节 其他协同催化反应
第4节 习题五
第十八章 闭卷考试 2学时 贺涛
第1节 闭卷考试

贺涛，国家纳米科学中心研究员、百人计划入选者
2002年在中科院化学所获得博士学位，之后在以色列魏兹曼科学研究院和美国莱斯大学从事博士后研究工作。2009年加入国家纳米科学中心，并于同年底入选中科院“项目百人计划”。近年来主要从事（纳米）光电功能材料与器件及其在能源与环境领域应用的研究、特别是纳米催化与人工光合作用和新型红外/太赫兹光电探测器的研究，先后在Nature, J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Prog. Mater. Sci., Appl. Catal. B, J. Phys. Chem. 和 J. Mater. Chem. 等重要学术期刊上发表SCI论文120余篇。目前在中国科学院大学国际学院作为首席教授主讲《Nanotechnology for Solar Energy Utilization》（60课时，英文授课），同时作为主讲教师参与中国科学院大学中丹学院的《Nano Characterization》和《Nano Energy Materials》（均为英文授课）两门课程的教学。