1. 研究生课程：催化材料基础与应用
课程编号：3XS151011
任课教师：王元庆(讲授第1,2,4,5,9章）、喻嘉
教案ppt：
第一章，催化概论（提取码：cata）
第二章，表面与吸附（提取码：cata）
第四章，催化机理与研究方法（提取码：cata）
第五章，电化学与电催化（提取码：cata）
注：如有对该课程感兴趣的老师或者学生，欲进一步地交流，请发送邮件至yuanqingwang@shu.edu.cn
教学大纲：
一、催化科学与技术概述(4学时)
1. 催化与人类社会
2. 现代催化：合成氨
3. 催化当中的核心观念
二、表面与吸附（4学时）
1. 清洁的表面和吸附过程
2. 物理和化学吸附
3. Langmuir吸附模型和BET吸附方程
4. 程序升温脱附技术
三、催化材料设计与合成（4学时）
1. 催化材料的分类
2. 催化材料设计原则
3. 纳米材料合成工艺
4. 材料理化性质的表征
四、催化机理研究方法
1. 化学动力学
2. 多相催化动力学
3. 原位/Operando表征技术
4. 催化反应的理论计算
五、电化学基础（4学时）
1. 电极反应
2. 电极/溶液界面
3. 电子转移动力学
4. 实验电化学
六、电催化反应（4学时）
1. 氧还原（ORR）与析氧（OER）反应
2. ORR/OER催化剂与评价
3. 电催化剂设计
4. 析氢反应（HER）、氮还原（NRR）、二氧化碳还原（CRR）
七、催化与能源转化（4学时）
1. 水电解技术
2. 海水电解
3. 反应池与电解液设计
八、催化与电化学储能（4学时）
1. 锂空气电池
2. 锌空气电池
3. 燃料电池
九、催化与环境（4学时）
1. 环境问题介绍
2. 选择性催化还原脱硝
3. 电催化降解有机污染物
十、催化技术与市场（4学时）
1. 新能源市场动态与演变
2. 氢能与汽车
3. 未来催化技术展望
2. 本科生课程：电催化实验综合设计（准备中）
A. 催化剂的合成
B. 标准电化学测试文献分享：
1. Akbashev, A. R., Electrocatalysis Goes Nuts. ACS Catalysis 2022, 4296-4301. http://doi.org/10.1021/acscatal.2c00123 *正确地看待所谓“高影响”论文
2. Xia, Y.-F.; Guo, P.; Li, J.-Z.; Zhao, L.; Sui, X.-L.; Wang, Y.; Wang, Z.-B., How to appropriately assess the oxygen reduction reaction activity of platinum group metal catalysts with rotating disk electrode. iScience 2021, 24 (9), 103024. https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.103024
3. Anantharaj, S.; Noda, S.; Driess, M.; Menezes, P. W., The Pitfalls of Using Potentiodynamic Polarization Curves for Tafel Analysis in Electrocatalytic Water Splitting. ACS Energy Letters 2021, 6 (4), 1607-1611. http://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00608 *如何正确地进行Tafel分析
4. Yu, L.; Ren, Z., Systematic study of the influence of iR compensation on water electrolysis. Materials Today Physics 2020, 14, 100253. https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2020.100253 *iR补偿
5. Niu, S.; Li, S.; Du, Y.; Han, X.; Xu, P., How to Reliably Report the Overpotential of an Electrocatalyst. ACS Energy Letters 2020, 5 (4), 1083-1087. http://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00321 *参比电极的选择与维护
6. Li, D.; Batchelor-McAuley, C.; Compton, R. G., Some thoughts about reporting the electrocatalytic performance of nanomaterials. Applied Materials Today 2020, 18, 100404. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2019.05.011
7. Ji, S. G.; Kim, H.; Park, C.; Kim, W.; Choi, C. H., Underestimation of Platinum Electrocatalysis Induced by Carbon Monoxide Evolved from Graphite Counter Electrodes. ACS Catalysis 2020, 10 (18), 10773-10783. https://doi.org/10.1021/acscatal.0c01783 *讨论对电极的影响
8. Wei, C.; Rao, R. R.; Peng, J.; Huang, B.; Stephens, I. E. L.; Risch, M.; Xu, Z. J.; Shao-Horn, Y., Recommended Practices and Benchmark Activity for Hydrogen and Oxygen Electrocatalysis in Water Splitting and Fuel Cells. Adv Mater 2019, 31 (31), e1806296. http://doi.org/10.1002/adma.201806296 **推荐，详细讨论了各种实验细节
9. Wei, C.; Sun, S.; Mandler, D.; Wang, X.; Qiao, S. Z.; Xu, Z. J., Approaches for measuring the surface areas of metal oxide electrocatalysts for determining their intrinsic electrocatalytic activity. Chemical Society Reviews 2019, 48 (9), 2518-2534. http://doi.org/10.1039/C8CS00848E *讨论如何测试金属氧化物的电化学活性面积
10. Anantharaj, S.; Kundu, S., Do the Evaluation Parameters Reflect Intrinsic Activity of Electrocatalysts in Electrochemical Water Splitting? ACS Energy Letters 2019, 4 (6), 1260-1264. http://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b00686 *催化剂载量的影响
11. Voiry, D.; Chhowalla, M.; Gogotsi, Y.; Kotov, N. A.; Li, Y.; Penner, R. M.; Schaak, R. E.; Weiss, P. S., Best Practices for Reporting Electrocatalytic Performance of Nanomaterials. ACS Nano 2018, 12 (10), 9635-9638. http://doi.org/10.1021/acsnano.8b07700
12. Li, G.; Anderson, L.; Chen, Y.; Pan, M.; Abel Chuang, P.-Y., New insights into evaluating catalyst activity and stability for oxygen evolution reactions in alkaline media. Sustainable Energy & Fuels 2018, 2 (1), 237-251. http://doi.org/10.1039/C7SE00337D
13. Garcia, A. C.; Koper, M. T. M., Effect of Saturating the Electrolyte with Oxygen on the Activity for the Oxygen Evolution Reaction. ACS Catal 2018, 8 (10), 9359-9363. http://doi.org/10.1021/acscatal.8b01447 *讨论吹扫气体的影响
14. Stevens, M. B.; Enman, L. J.; Batchellor, A. S.; Cosby, M. R.; Vise, A. E.; Trang, C. D. M.; Boettcher, S. W., Measurement Techniques for the Study of Thin Film Heterogeneous Water Oxidation Electrocatalysts. Chemistry of Materials 2017, 29 (1), 120-140. http://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b02796 **推荐，实验细节的讨论非常精彩
15. Elgrishi, N.; Rountree, K. J.; McCarthy, B. D.; Rountree, E. S.; Eisenhart, T. T.; Dempsey, J. L., A Practical Beginner’s Guide to Cyclic Voltammetry. Journal of Chemical Education 2017, 95 (2), 197-206. http://doi.org/10.1021/acs.jchemed.7b00361 *入门：循环伏安法的介绍
16. Chen, R.; Yang, C.; Cai, W.; Wang, H.-Y.; Miao, J.; Zhang, L.; Chen, S.; Liu, B., Use of Platinum as the Counter Electrode to Study the Activity of Nonprecious Metal Catalysts for the Hydrogen Evolution Reaction. ACS Energy Letters 2017, 2 (5), 1070-1075. http://doi.org/10.1021/acsenergylett.7b00219 *讨论Pt对电极
17. Trotochaud, L.; Young, S. L.; Ranney, J. K.; Boettcher, S. W., Nickel–Iron Oxyhydroxide Oxygen-Evolution Electrocatalysts: The Role of Intentional and Incidental Iron Incorporation. Journal of the American Chemical Society 2014, 136 (18), 6744-6753. http://doi.org/10.1021/ja502379c *讨论电解液中常见Fe污染
18. Frydendal, R.; Paoli, E. A.; Knudsen, B. P.; Wickman, B.; Malacrida, P.; Stephens, I. E. L.; Chorkendorff, I., Benchmarking the Stability of Oxygen Evolution Reaction Catalysts: The Importance of Monitoring Mass Losses. ChemElectroChem 2014, 1 (12), 2075-2081. https://doi.org/10.1002/celc.201402262 *电催化剂稳定性的重要性
19. McCrory, C. C. L.; Jung, S.; Peters, J. C.; Jaramillo, T. F., Benchmarking Heterogeneous Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction. Journal of the American Chemical Society 2013, 135 (45), 16977-16987. http://doi.org/10.1021/ja407115p *提出标准测试的protocol
C. 催化剂的谱学表征（原位，Operando）
拉曼光谱-仪器篇讲义（链接）
3. 有用的链接：
A. 推荐的科学类杂志
3. Nature Catalysis 4. Nature Chemistry
5. Nature Communications 6. JACS 7. Angewandte Chemie
8. ACS Catalysis 9. Journal of Catalysis 10. Applied Catalysis B: Environmental 11. ChemCatChem
12. JPCC 13. Journal of The Electrochemical Society 14. Electrochimica Acta 15. ChemElectroChem
B. 推荐的科学新闻网站
C. 推荐的科学信息网站
1. 化学品信息检索sigma-aldrich （https://www.sigmaaldrich.cn/CN/zh）
2. 化学品订购阿拉丁 （https://www.aladdin-e.com/）
3. 思想家公社（http://sobereva.com/）
4. VASP Wiki（https://www.vasp.at/wiki/index.php/Main_page）
5. COD开放晶体数据库（http://www.crystallography.net/cod/）
6. Bilbao晶体数据库（https://www.cryst.ehu.es）
7. NIST标准XPS数据（https://srdata.nist.gov/xps/selEnergyType.aspx）
8. NIST Chemistry WeBook (https://webbook.nist.gov/chemistry/) *美国国家标准与技术研究院数据库
9. Spectral Database for Organic Compounds（https://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi）
10. Horiba Technology - Spectroscopy（*Horiba公司光谱仪技术手册）
11. Spectroscopyonline（*分子光谱学技术文章） 12. 拉曼技术文章
13. THORLABS（*丰富的光学元件与技术资料）14. Edmund Optics（*所有与激光用光学件相关的资源） 15. 海洋光学（*OEM光谱仪）
16. 世伟洛克Swagelok （*管材配件资源） 17. Bronkhorst 18. Pico Technology 19. Linkam 20. Harrick Solutions
21. EPICS（https://epics.anl.gov/）*仪器自动控制
22. Materials Project （https://materialsproject.org/）*计算材料数据库，美国
23. NOMAD（https://nomad-coe.eu/）*计算材料数据库，欧洲
24. Catalyst Hub（http://www.catalysthub.net/） *催化剂计算数据库
25. 中研环科 26. 复享光谱 27. 高仕睿联 28. 天津艾达 29. 上海辰华 30. 合肥科晶 31. 上海沅方
33. Agilent技术资料（https://www.agilent.com.cn/en-us/library/usermanuals?N=135）
D. 推荐的课件、视频资源
1. MIT Open Course （最好的在线课程教育资源）
尤其推荐Prof. Sadoway的课程MIT3.091Introduction to Solid State Chemistry （视频链接）
Prof. Robert Guy Griffin等的课程MIT5.61物理化学（讲义链接）
2. FHI lectures：Modern Methods in Heterogeneous Catalysis Research （弗里·茨哈伯研究所从2002年至2018年举办的催化课程，涵盖催化研究的各个方面（偏向多相催化），每个Topic的主讲者都是本领域的顶尖专家）
（http://www.fhi-berlin.mpg.de/acnew/department/pages/teaching/pages/）
3. 台湾大学鄭原忠教授课程资源：Quantum Dynamic and Spectroscopy （内含物理化学二教授视频）
（https://quantum.ch.ntu.edu.tw/online_courses/index.html）
4. 台湾交通大学許根玉教授课程：物理光学
（https://www.bilibili.com/video/BV1eD4y1S7mv/）
5. 挪威科技大学（NTNU）Prof. Jacob Linder: Classical Lagrangian Mechanics
(https://cosmolearning.org/courses/classical-lagrangian-mechanics/)
6. 牛津大学Prof. Steve Simon: Solid State Basics
(https://podcasts.ox.ac.uk/series/oxford-solid-state-basics)
7. Youtube理论化学学习资源TMP Chem
（https://www.youtube.com/c/TMPChem/featured）
8. Sherrill Group's Lecture Series in Theoretical Chemistry
（https://cosmolearning.org/courses/sherrill-groups-lecture-series-theoretical-chemistry/）
9. 北京大学田光善主讲量子力学
（https://www.bilibili.com/video/BV1yb411G7bo?p=1）
10. 中科院黄明宝主讲量子化学
（https://v.youku.com/v_show/id_XNTIxODcyNTY0.html）
11. 南京大学胡安主讲固体物理
（https://www.bilibili.com/video/BV1Uf4y1k7CE?p=1）