工业催化在应用化学专业设置的重要性探讨

张燕辉，戴荔秀，戴荣英



工业催化在应用化学专业设置的重要性探讨

张燕辉，戴荔秀，戴荣英

（闽南师范大学 化学与环境学院，福建 漳州 363000）

从工业催化课程的主要内容和应用化学专业学生的就业方向出发，探讨工业催化课程如何将理论与实践相结合，进而说明工业催化课程在应用化学专业设置的重要性．

工业催化；应用化学专业；课程设置

1　工业催化课程简介

工业催化课程以唐晓东[1]等编著的《工业催化》为教材．在学习该课程之前，必须建立比较清晰的框架，便于逻辑性学习．该课程共分4篇13章，催化剂在工业上的应用为[1-2]：

第1篇：催化作用基础．研究一个化学反应体系时，除了从热力学考虑反应能否进行，进行的程度，平衡组成以及从动力学考虑反应多久达到平衡状态，还必须注重“工业”，考虑生产成本，简述催化剂的重要地位．接着，引出催化科学的诞生与发展，以及这些过程发明的具有代表性的催化剂，举例说明催化剂本身和在起催化作用时的5个基本特征，不同体系的分类，催化剂的组成和性能要求．此外，还介绍多相催化过程，并对催化反应系统进行了分析．

第2篇：工业催化作用原理．第1部分介绍金属催化剂．从电子的能带理论和价键理论讨论电子结构，从它的吸附作用，金属表面的几何因素，晶格的缺陷与位错研究其对活性的影响．再介绍单一金属催化剂和载体的相互作用以及与合金催化剂的对比．第2部分介绍金属氧化物催化剂，用能带理论分析它的催化机理，讨论了电导率、脱出功和电子的平均位能等因素对催化活性的影响．再介绍气体的化学吸附方式对半导体电性质的影响以及半导体的d电子构型、金属-氧键及晶格氧对催化活性的影响．第3部分介绍固体酸碱催化剂．包括酸碱的定义、性质测定、来源以及酸碱性与催化作用的关系，最后着重介绍了分子筛催化剂的结构与催化性能．

第3篇：工业催化剂的制备、使用、分析测试与表征．首先，介绍固体催化剂的制备方法．工业上常用沉淀法、浸渍法、混合法、离子交换法和熔融法等，再介绍催化剂的成型工艺．关于催化剂的使用部分，介绍筛分、装填、活化方法以及当催化剂失活后如何再生利用．最后，通过反应器来评价催化剂性能，并测定催化剂的宏观物性和微观性质．

第4篇：工业催化剂各论．第1部分为石油炼制催化剂，催化加工过程主要有催化裂化、催化重整、催化加氢、轻烃的烷基化、异构化和醚化等．介绍了这些过程的催化以及催化剂种类、制备和展望．第2部分为制备基本有机原料的催化剂以及制备方法．第3部分介绍化肥工业催化剂，包括脱硫催化剂、烃类转化催化剂、一氧化碳变换催化剂、甲烷化催化剂、氨合成催化剂、制硝酸以及制硫酸催化剂．第4部分介绍碳一化学过程，如甲醇及低碳醇合成，介绍其中所用的催化剂，以及碳一化学中的催化新工艺．最后，简单概述了环境保护和环境友好催化技术．

2　应用化学专业目前的就业形势和方向

应用化学是介于化学与化工之间的一门学科，涉及材料、能源、信息以及环境等方面，这些方面与工业催化课程息息相关．各个学校注重对应用方法和开发性研究的基本训练，培养出能把化学技术在原基础上加以创新的应用型人才[3]．与化学专业相比，应用化学更多的是应用性及实践性，就其专业特点，从4个方面简单介绍应用化学的就业方向．

2.1材料

研究材料的制备、反应、结构和物性方面．工业催化课程从基本原理出发，研究反应能否进行以及能够进行的程度．研究方向有2个，一是制造出新材料，二是对原有材料的性能进行开发研究．不同的制备方法和反应类型所制造的材料具有不同的功能，尤其是在高分子材料和精细化学品方面，塑料、纤维、胶黏剂、染料、涂料和农药等在社会生活中发挥了重大作用．因此，应用化学专业学生可就业于高分子、日用化工及精细化工等行业．

2.2能源

应用化学专业的任务之一在于制备人类需要的化工原料，在成本允许的条件下，分析各种条件的影响，将产率达到最大，把废物进行转化循环利用等．而工业催化课程着重说明了加快反应的有用物质——催化剂，涉及到原料、制备方法、成型工艺以及催化剂的再生方法等．这在工业上起到了巨大作用，循环利用的物质同样包括催化剂在内，因此使用了催化剂大大节省了能源．另外，通过对反应条件的成本分析，寻求最佳反应条件，与工业上反应器的反应条件进行综合考虑．然而，煤、石油和天然气等作为能源和化工原料来源应用范围极广，如乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、合成气、乙炔和萘等9大有机化工原料基本来源于这些原材料，但随着煤、石油和天然气的日益枯竭，人类势必开发可持续发展的新能源．也就是说，应用化学专业学生可就业于新能源开发、石油化工和化工产业的研究开发等领域．

2.3环境

当今国际化学科学研究的前沿和发展方向是绿色化学．然而，环境问题历来就是化学行业不可避免的，如今着重发展绿色溶剂、绿色催化剂和生物质资源．在绿色催化剂方面，工业催化课程主要从环境保护和环境友好催化技术方面讲述，可见“绿色”在工业上的重要性．在合成路线中，反应原料和条件等做到“绿色”，把对环境的影响降到最低．从节约资源和防止污染的观点改革传统化学，能够从根本上实现“绿色化”，达到环境、经济和社会的和谐发展．因此，应用化学专业的学生可胜任与环保相关的行业．

2.4安全

所有与衣食住行相关的产品都需要应用各种化学技术对其是否合格进行检验．可对工厂上大型反应器的安全进行分析，及时作出判断，得以定期检修，还可以对成品的安全性进行检验．因此，应用化学专业学生可以担任检验员和工程师等，从事质检行业或是对仪器维护方面的工作．

大学期间，应用化学专业学生安排的实验课并不少，涉及无机化学实验、有机化学实验、分析实验、物理化学实验、大学物理实验、电工学基础实验、化工实验以及应用化学专业实验等．然而，每种实验过程要实现工业化，则需考虑其经济性，催化是必不可少的．它渗透进反应的精髓，通过学习工业催化，可以清楚地看到催化剂应用于应用化学专业之间密不可分的关系．所以，学好催化知识也是学好专业的一个重要部分，对于从事多种有关职业奠定基础．但实验课仅是对动手能力的基本锻炼，若要从事与应用化学相关的行业，还需要坚持不懈地锻炼各方面的能力，真正学到本领．最重要的就是通过把一系列的理论知识体现在实验中，得出结论用于实践，并不断地加以创新，改掉以往的弊端，超越先前的技术．应用化学专业的学生可以选择从一名基层员工开始从事化学行业的工作，随着工作经验的积累，若拥有丰富的理论知识及实践经验，自主创业．

3　工业催化课程将理论与实践相结合

从两千多年前开始，人类就已经懂得用酵母作催化剂发酵来酿酒和制醋．随着化学工业的发展，产品趋于多样化、复杂化，生产的规模也越来越大．化学工业中90%以上的过程都离不开催化，并且60%以上的化工产品是通过催化的方法生产出来的，可以说“没有催化剂，就不可能建立现代的化学工业”[4-5]．工业催化课程对于应用化学专业的学生来说非常重要．这首先要求该专业学生树立工程意识，正确应用催化的有关知识，将理论与实践相结合，在实践中检验催化技术的可行性，绿色化学的原则和可持续发展的理念[6]．

首先，应用化学专业学生学好工业催化课程，要利用好一些典型催化案例提供有用的关键信息．这些案例都是来自于生产、生活和科学研究的实例，包含了具体的情节以及理论知识点．将自己置身于发展的情节中，模拟进行，对于所遇到的问题，讨论并想出解决方案，能激发初学者应用理论知识的潜能，再与案例中的实际解决方案对比，加深对知识的印象．在以后的实践中，遇到类似的情况，应用知识就可以得心应手，并能够举一反三．而工业催化课程提供了很多与应用化学专业有关的案例，在实践中是一个很好的参考方向，所以应用化学专业设置工业催化课程非常重要，不仅可以拓展眼界，更可以增强实践能力．

其次，应用化学专业学生要懂得在生活中发现知识．催化就是源于生活，进而用于工业产生．在农村几乎家家户户都会酿米酒，除了原料糯米外，还要加一味关键的“佐料”，即酒曲，一小块却发挥着重大的功效．酿酒设备装置很简单，为了了解催化剂到底起什么作用，可以尝试在没有酒曲的情况下酿出的酒是什么味道，从而分析出酒曲的作用．慢慢积累生活中的小事，遇到问题时，就可以分析和判断．如当看到玻璃断口呈浅绿色时，可以判断它是普通钠玻璃；而玻璃断口呈粉红色或无色时，可以判断其是耐高温并耐腐蚀的玻璃．其实工业催化课程中的知识就是一个发现积累并实践应用的过程，在原有的催化知识层面上进行应用，得到启发，进行改进．催化剂的改进对于应用化学专业就业发展起到实效性作用，所以应用化学专业学生一定要学习并且学好工业催化课程．

最后，应用化学专业的学生要将其它课程的知识融会到工业催化课程中，便于更好地实践．应用化学专业学习过化工原理和化学反应工程等课程，其相关内容大部分的工业合成过程都涉及催化，每一个反应即使过程不一样，但原理是共通的．将多门课的共通点串成一个框架，如当看到化学反应工程中的反应器时，可以联想这种反应器是用来做什么的，反应过程是什么，涉及的催化剂是什么等一系列问题．而化工原理则是着重用化学公式对过程进行解释．工业催化课程贯穿应用化学的始终，每学习一种专业知识，便想到催化剂的经济应用．所以，工业催化的实践应用中，采用多种知识的结合能提高实际工业的准确性和可行性．学好工业催化课程，促进应用化学专业学习就业途径更宽、更光明．

参考文献：

[1] 唐晓东，王豪，汪芳．工业催化[M]．北京：化学工业出版社，2010

[2] 宋伟明，陈朝晖，贾丽华，等．迁移理论与三段式教学法在工业催化原理教学中的应用[J]．高师理科学刊，2014，34（5）：108-110

[3] 苏立强．应用化学专业定位分析[J]．高师理科学刊，2007，27（1）：56-57

[4] 陈彦广，韩洪晶，李金莲，等．对双语教学在工业催化课程教学改革的探讨[J]．教育教学论坛，2012（31）：159-160

[5] 冯建，熊伟，贾云，等．工业催化课程案例教学库建设初探[J]．科技信息，2011（11）：44，100

[6] 谢承佳．提高高职《工业催化》课程教学质量的思考[J]．陕西教育，2009（11）：106

Discussion on the importance of industrial catalytic in applied chemistry specialty

ZHANG Yan-hui，DAI Li-xiu，DAI Rong-ying

（School of Chemistry and Environment，Minnan Normal University，Zhangzhou 363000，China）

From the main content of industrial catalytic course and applied chemistry dpecialty professional obtain employment direction，discussion on industrial catalysis course how to combining theory and practice，then explain the importance of industrial catalytic courses inapplied chemistry specialty．

industrial catalysis；applied chemistry specialty；curriculum provision

1007-9831（2016）10-0089-03

O69：G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.10.026

2016-07-16

福建省高校杰出青年科研人才培育计划（闽教科（2015）54号）; 闽南师范大学杰出青年科研人才培育计划（MJ14004）

张燕辉（1986-），男，福建宁化人，讲师，博士，主要从事多相催化方面的研究．E-mail：zhangyh@mnnu.edu.cn