多孔材料实验教学研究评述
发布时间：2021-01-14 06:49
为提升本科实验教学水平,将科学研究与实验教学相融合已成为目前实验课程改革的趋势。多孔材料的制备与表征实验可以全面提高学生的综合素养,因而被许多高校设计为教学实验项目。文章对目前的无机多孔材料、有机多孔材料及金属有机框架材料等多孔材料实验教学研究进行了分类评述,并对该领域的教学研究提出建议。
【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(04)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
纳米介孔二氧化硅微球的SEM图与XRD图[11]
研究者对非硅铝酸盐多孔金属氧化物给予了极大关注，但这类多孔材料在实验教学中推介不多。纳米介孔TiO2具有比表面积高、孔道结构规整、光吸收性能优异等优点，但是其制备过程往往需要3～5天时间，不利于在教学实验中开展。王向东等[13]结合课题科研成果，采用一种快速溶胶—凝胶法制备纳米介孔TiO2材料，将合成时间缩短至2 h，并且所使用的复合模板剂成本低廉，从而使该实验可以在本科教学实验中推广（见图2）。邵谦等[14]基于自身科研成果，采用硬模板法和水热法，设计了合成空心CuO微球实验，并研究了所制备材料对有机染料的光催化降解性能。该实验操作过程简单，涉及大量的仪器表征方法，有利于培养学生的实验技能和分析能力。但该实验的水热过程耗时较长，仅适合于开放性、分散式的教学实验。
在合成化学上，制备纳米尺寸的MOFs材料具有很高的挑战性。这种材料兼具纳米材料与多孔材料结构特征，从而可能表现出优异的性能。乔正平等[21]设计了纳米MOFs材料的制备、表征与性能研究性实验，将待发表的科研成果引入本科专业实验课程，保持了科学研究与实验教学同步。该实验采用金属有机凝胶法，制备出粒径约5 nm的HKUST-1（见图3），并测试了其对不同染料分子的液相吸附效果。该实验重复性高、操作性强，可以训练学生的多种合成与表征技巧，对学生科研潜质的开发具有促进作用。通过将其他类型的纳米材料与MOFs材料进行物理或化学作用结合，往往可获得性能改善的复合材料。贾琼等[22]巧妙地设计了磁性MOFs复合材料Fe3O4@NH2-MIL-53(Al)，并用于对铅离子的吸附分离。在该实验中，学生不仅可以同时获得无机纳米粒子Fe3O4与多孔MOFs两种材料的制备技术，还加深了对物理化学中吸附理论的认识。通过该实验的训练，将有效促进本科生在未来的研究生阶段快速进入科研角色。
【参考文献】：
期刊论文
[1]介孔二氧化硅制备和pH响应型纳米容器应用综合研究型实验[J]. 孙霜青,胡松青,李春玲,王秀民. 实验技术与管理. 2019(01)
[2]化学实验教学改革与科研创新能力培养[J]. 郑阿群,张军杰,孙杨,杜娇娇,杨国鑫. 实验室科学. 2018(06)
[3]介孔二氧化硅材料合成与表征的综合性化学实验设计[J]. 袁宁,杨玉立,王彩红. 化学教育(中英文). 2018(22)
[4]综合化学实验:磁性金属有机骨架材料的合成及对铅的吸附[J]. 贾琼,宋乃忠,马玖彤. 化学教育(中英文). 2018(22)
[5]大学化学开放实验——多孔碳的制备和表征[J]. 刘亚菲,范丽岩,胡中华. 实验室科学. 2018(05)
[6]二次生长法NaA沸石分子筛膜的合成与表征——推荐一个研究型综合实验[J]. 李良清,宋起鹏,张进建,代晨晨,廉成锡,丰洒,李佳佳,王金渠. 大学化学. 2018(09)
[7]一种金属有机框架纳米材料的制备及其染料吸附性能研究——推荐一个研究型综合化学实验[J]. 乔正平,尹明大,许先芳,黄华珍,闫素君,彭慧娟,毛宗万. 大学化学. 2018(09)
[8]研究性综合化学实验:纳米级TS-1分子筛的合成、表征与催化性能的研究[J]. 颜岩,董招君. 化学教育(中英文). 2018(18)
[9]科研与化学选修课实验教学结合的探索[J]. 梁华,戴可,柯改利,李娴. 实验技术与管理. 2018(08)
[10]多孔石墨烯的制备及气体分离性能综合实验设计[J]. 孙海翔,张晓云,葛保胜,王兆杰. 实验技术与管理. 2017(10)
本文编号：2976432
【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(04)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
纳米介孔二氧化硅微球的SEM图与XRD图[11]
研究者对非硅铝酸盐多孔金属氧化物给予了极大关注，但这类多孔材料在实验教学中推介不多。纳米介孔TiO2具有比表面积高、孔道结构规整、光吸收性能优异等优点，但是其制备过程往往需要3～5天时间，不利于在教学实验中开展。王向东等[13]结合课题科研成果，采用一种快速溶胶—凝胶法制备纳米介孔TiO2材料，将合成时间缩短至2 h，并且所使用的复合模板剂成本低廉，从而使该实验可以在本科教学实验中推广（见图2）。邵谦等[14]基于自身科研成果，采用硬模板法和水热法，设计了合成空心CuO微球实验，并研究了所制备材料对有机染料的光催化降解性能。该实验操作过程简单，涉及大量的仪器表征方法，有利于培养学生的实验技能和分析能力。但该实验的水热过程耗时较长，仅适合于开放性、分散式的教学实验。
在合成化学上，制备纳米尺寸的MOFs材料具有很高的挑战性。这种材料兼具纳米材料与多孔材料结构特征，从而可能表现出优异的性能。乔正平等[21]设计了纳米MOFs材料的制备、表征与性能研究性实验，将待发表的科研成果引入本科专业实验课程，保持了科学研究与实验教学同步。该实验采用金属有机凝胶法，制备出粒径约5 nm的HKUST-1（见图3），并测试了其对不同染料分子的液相吸附效果。该实验重复性高、操作性强，可以训练学生的多种合成与表征技巧，对学生科研潜质的开发具有促进作用。通过将其他类型的纳米材料与MOFs材料进行物理或化学作用结合，往往可获得性能改善的复合材料。贾琼等[22]巧妙地设计了磁性MOFs复合材料Fe3O4@NH2-MIL-53(Al)，并用于对铅离子的吸附分离。在该实验中，学生不仅可以同时获得无机纳米粒子Fe3O4与多孔MOFs两种材料的制备技术，还加深了对物理化学中吸附理论的认识。通过该实验的训练，将有效促进本科生在未来的研究生阶段快速进入科研角色。
【参考文献】：
期刊论文
[1]介孔二氧化硅制备和pH响应型纳米容器应用综合研究型实验[J]. 孙霜青,胡松青,李春玲,王秀民. 实验技术与管理. 2019(01)
[2]化学实验教学改革与科研创新能力培养[J]. 郑阿群,张军杰,孙杨,杜娇娇,杨国鑫. 实验室科学. 2018(06)
[3]介孔二氧化硅材料合成与表征的综合性化学实验设计[J]. 袁宁,杨玉立,王彩红. 化学教育(中英文). 2018(22)
[4]综合化学实验:磁性金属有机骨架材料的合成及对铅的吸附[J]. 贾琼,宋乃忠,马玖彤. 化学教育(中英文). 2018(22)
[5]大学化学开放实验——多孔碳的制备和表征[J]. 刘亚菲,范丽岩,胡中华. 实验室科学. 2018(05)
[6]二次生长法NaA沸石分子筛膜的合成与表征——推荐一个研究型综合实验[J]. 李良清,宋起鹏,张进建,代晨晨,廉成锡,丰洒,李佳佳,王金渠. 大学化学. 2018(09)
[7]一种金属有机框架纳米材料的制备及其染料吸附性能研究——推荐一个研究型综合化学实验[J]. 乔正平,尹明大,许先芳,黄华珍,闫素君,彭慧娟,毛宗万. 大学化学. 2018(09)
[8]研究性综合化学实验:纳米级TS-1分子筛的合成、表征与催化性能的研究[J]. 颜岩,董招君. 化学教育(中英文). 2018(18)
[9]科研与化学选修课实验教学结合的探索[J]. 梁华,戴可,柯改利,李娴. 实验技术与管理. 2018(08)
[10]多孔石墨烯的制备及气体分离性能综合实验设计[J]. 孙海翔,张晓云,葛保胜,王兆杰. 实验技术与管理. 2017(10)
本文编号：2976432
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