纳米催化

课程编码：1802120703J1P2002H 英文名称：Nanocatalysis 课时：50 学分：2.50 课程属性：专业核心课 主讲教师：贺涛

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 1.0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 5.0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 3.0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 3.0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 3.0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 3.0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 3.0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 3.0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 3.0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 5.0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 3.0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 3.0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 3.0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 2.0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 2.0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 2.0学时 贺涛
第1节 闭卷考试

贺涛，1993年毕业于大连理工大学。1999年在山东大学获得硕士学位，导师为郭永郎教授。2002年在中科院化学所获得博士学位，导师为姚建年院士。2002.10-2005.7博士后，Weizmann Institute of Science, 合作者David Cahen教授。2005.7-2009.5博士后，Rice University, 合作者James M Tour教授。2009.7 进入国家纳米科学中心。