X-ZnO基固溶体合成及其性能研究实验教学实践
发布时间：2021-02-09 06:46
为了提升学生的科研素质、创新思维和解决科学问题的能力,各高校都非常重视创新实验课程建设。设计并实施了"氧化锌基固溶体设计合成及其催化与防腐性能相关性研究"创新实验,介绍了一步煅烧法制备非金属掺杂氧化锌基复合材料,分析了光电子流的抑制作用和材料自凝聚的协同作用使其防腐蚀性能极大提高的机理。学生通过该实验能够掌握固溶体相关知识及掺杂改性技术,系统探讨材料组成、结构与性能之间的相关性,并以材料电子得失的机制为纽带,归纳出光催化与防腐性能正相关的结论。该实验以学科前沿成果为基础,实现科研成果向教学一线转化,注重学生专业技能的培养,训练学生建立事物普遍联系的哲学思维和挖掘内在相关性的本领。学生通过该创新实验,可掌握固溶体材料合成的基本技能、材料性质、结构表征方法和实际应用等知识,培养具有扎实专业基础和创新精神的高素质专门人才。
【文章来源】：实验室研究与探索. 2020,39(12)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
X-Zn O固溶体的制备以及防腐蚀性能和防腐蚀机理研究的工艺流程图
图1 X-Zn O固溶体的制备以及防腐蚀性能和防腐蚀机理研究的工艺流程图X-Zn O固溶体的XRD图谱如图3所示，所有衍射峰都与标准的氧化锌P63 mc纤锌矿结构的X射线衍射图谱一致，无其他杂质峰，表明无掺杂元素氧化物晶相出现。从衍射峰图看出氧化锌基固溶体的峰比纯氧化锌的峰强度更低，半峰宽更大，说明氧化锌基固溶体结晶度降低。根据公式XC=11+k Ia/Ic，纯氧化锌和X-Zn O的结晶度计算分别为99.21%,96.65%,98.80%和98.12%。式中Ia和Ic分别为非晶相和晶相的累积衍射强度;常数k通常等于1。由此推测，固溶体掺杂粒子的结晶度降低，在禁带宽度上形成缺陷能级。当掺杂后的氧化锌固溶体分散在环氧树脂中时，X-Zn O固溶体中丰富的悬空键和不饱和键使防腐涂层具有了优良的密闭性。通过XRD测试对物相进行定性分析和结晶度进行定量分析时，让学生感悟X射线衍射图谱就跟人的手纹一样，各不相同。特定的衍射图谱反映出晶胞中各原子的性质和空间位置的不同，从晶体的角度帮助同学们把认知扩展到微观层面。学生还可以进一步利用Jade软件查找氧化锌的物相卡片，分析衍射数据，就如从公安部门的手纹数据库中查找指定手纹一样，确定晶相、得到结晶度。在实验教学时，培养学生用计算机分析数据、处理数据的自主探索及对知识的迁移应用能力，提升实验教学效果。
X-Zn O固溶体的XRD图谱如图3所示，所有衍射峰都与标准的氧化锌P63 mc纤锌矿结构的X射线衍射图谱一致，无其他杂质峰，表明无掺杂元素氧化物晶相出现。从衍射峰图看出氧化锌基固溶体的峰比纯氧化锌的峰强度更低，半峰宽更大，说明氧化锌基固溶体结晶度降低。根据公式XC=11+k Ia/Ic，纯氧化锌和X-Zn O的结晶度计算分别为99.21%,96.65%,98.80%和98.12%。式中Ia和Ic分别为非晶相和晶相的累积衍射强度;常数k通常等于1。由此推测，固溶体掺杂粒子的结晶度降低，在禁带宽度上形成缺陷能级。当掺杂后的氧化锌固溶体分散在环氧树脂中时，X-Zn O固溶体中丰富的悬空键和不饱和键使防腐涂层具有了优良的密闭性。通过XRD测试对物相进行定性分析和结晶度进行定量分析时，让学生感悟X射线衍射图谱就跟人的手纹一样，各不相同。特定的衍射图谱反映出晶胞中各原子的性质和空间位置的不同，从晶体的角度帮助同学们把认知扩展到微观层面。学生还可以进一步利用Jade软件查找氧化锌的物相卡片，分析衍射数据，就如从公安部门的手纹数据库中查找指定手纹一样，确定晶相、得到结晶度。在实验教学时，培养学生用计算机分析数据、处理数据的自主探索及对知识的迁移应用能力，提升实验教学效果。学生还可以通过XPS测试进一步学习物质表面定性、定量分析和结构鉴定(见图4)，从化学键的角度深入研究物质。本科教学中鲜有XPS实验来帮助学生了解样品的表面及界面，缺乏对分子进行深度剖析，因此本实验弥补了基础试验的不足，增加学生使用学习大型精密仪器的机会。同时学生要通过查阅文献分析出分子中的化学键和化学结构，在自主查阅文献的过程中，加强学生自主学习与解决问题的能力，为今后的科研工作做好铺垫。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“钼酸银/溴化银/银纳米复合材料的制备及催化性能”综合实验设计与教学实践[J]. 卢怡,周丹,刘金库,薛亚楠,张敏,白语杨,黄永民,张文清. 实验室研究与探索. 2019(03)
[2]研究型综合实验设计与实践教学模式探究[J]. 郝兰众,刘云杰,张亚萍,刘伟华. 实验室研究与探索. 2019(02)
[3]基于OBE理念协同培养创新型工程人才的实践[J]. 周仲海,朱昌平,刘丹平,朱金秀,苑明海,陈秉岩. 实验室研究与探索. 2018(09)
[4]研究型化工综合教学实验设计与探索[J]. 李树娜. 实验室研究与探索. 2018(09)
[5]数值模拟在金属腐蚀与防护领域的应用研究现状[J]. 吴海鹏,王正曦,梁钊源,刘磊,麻彦龙. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(03)
[6]国际化教育背景下材料综合实验全英文教学初探[J]. 吴雪艳,周伟敏,陈秋龙,曹力军,朱申敏. 实验室研究与探索. 2017(12)
[7]“双一流”建设视角下高校实验室综合改革的策略与路径[J]. 何碰成,王斌楠,黄文豪,陈建新. 实验室研究与探索. 2017(12)
[8]创新人才培养视阈下的高校教学实验室综合改革[J]. 张海峰,毛建瑞,刘一. 实验室研究与探索. 2017(11)
[9]“化学改变生活”创新实践活动的实施及效果分析[J]. 刘金库,王燕,张文清,卢怡. 化工高等教育. 2017(02)
[10]研究型综合化学教学实验的探索[J]. 宋红杰,张立春,吕弋. 实验室研究与探索. 2017(02)
本文编号：3025229
【文章来源】：实验室研究与探索. 2020,39(12)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
X-Zn O固溶体的制备以及防腐蚀性能和防腐蚀机理研究的工艺流程图
图1 X-Zn O固溶体的制备以及防腐蚀性能和防腐蚀机理研究的工艺流程图X-Zn O固溶体的XRD图谱如图3所示，所有衍射峰都与标准的氧化锌P63 mc纤锌矿结构的X射线衍射图谱一致，无其他杂质峰，表明无掺杂元素氧化物晶相出现。从衍射峰图看出氧化锌基固溶体的峰比纯氧化锌的峰强度更低，半峰宽更大，说明氧化锌基固溶体结晶度降低。根据公式XC=11+k Ia/Ic，纯氧化锌和X-Zn O的结晶度计算分别为99.21%,96.65%,98.80%和98.12%。式中Ia和Ic分别为非晶相和晶相的累积衍射强度;常数k通常等于1。由此推测，固溶体掺杂粒子的结晶度降低，在禁带宽度上形成缺陷能级。当掺杂后的氧化锌固溶体分散在环氧树脂中时，X-Zn O固溶体中丰富的悬空键和不饱和键使防腐涂层具有了优良的密闭性。通过XRD测试对物相进行定性分析和结晶度进行定量分析时，让学生感悟X射线衍射图谱就跟人的手纹一样，各不相同。特定的衍射图谱反映出晶胞中各原子的性质和空间位置的不同，从晶体的角度帮助同学们把认知扩展到微观层面。学生还可以进一步利用Jade软件查找氧化锌的物相卡片，分析衍射数据，就如从公安部门的手纹数据库中查找指定手纹一样，确定晶相、得到结晶度。在实验教学时，培养学生用计算机分析数据、处理数据的自主探索及对知识的迁移应用能力，提升实验教学效果。
X-Zn O固溶体的XRD图谱如图3所示，所有衍射峰都与标准的氧化锌P63 mc纤锌矿结构的X射线衍射图谱一致，无其他杂质峰，表明无掺杂元素氧化物晶相出现。从衍射峰图看出氧化锌基固溶体的峰比纯氧化锌的峰强度更低，半峰宽更大，说明氧化锌基固溶体结晶度降低。根据公式XC=11+k Ia/Ic，纯氧化锌和X-Zn O的结晶度计算分别为99.21%,96.65%,98.80%和98.12%。式中Ia和Ic分别为非晶相和晶相的累积衍射强度;常数k通常等于1。由此推测，固溶体掺杂粒子的结晶度降低，在禁带宽度上形成缺陷能级。当掺杂后的氧化锌固溶体分散在环氧树脂中时，X-Zn O固溶体中丰富的悬空键和不饱和键使防腐涂层具有了优良的密闭性。通过XRD测试对物相进行定性分析和结晶度进行定量分析时，让学生感悟X射线衍射图谱就跟人的手纹一样，各不相同。特定的衍射图谱反映出晶胞中各原子的性质和空间位置的不同，从晶体的角度帮助同学们把认知扩展到微观层面。学生还可以进一步利用Jade软件查找氧化锌的物相卡片，分析衍射数据，就如从公安部门的手纹数据库中查找指定手纹一样，确定晶相、得到结晶度。在实验教学时，培养学生用计算机分析数据、处理数据的自主探索及对知识的迁移应用能力，提升实验教学效果。学生还可以通过XPS测试进一步学习物质表面定性、定量分析和结构鉴定(见图4)，从化学键的角度深入研究物质。本科教学中鲜有XPS实验来帮助学生了解样品的表面及界面，缺乏对分子进行深度剖析，因此本实验弥补了基础试验的不足，增加学生使用学习大型精密仪器的机会。同时学生要通过查阅文献分析出分子中的化学键和化学结构，在自主查阅文献的过程中，加强学生自主学习与解决问题的能力，为今后的科研工作做好铺垫。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“钼酸银/溴化银/银纳米复合材料的制备及催化性能”综合实验设计与教学实践[J]. 卢怡,周丹,刘金库,薛亚楠,张敏,白语杨,黄永民,张文清. 实验室研究与探索. 2019(03)
[2]研究型综合实验设计与实践教学模式探究[J]. 郝兰众,刘云杰,张亚萍,刘伟华. 实验室研究与探索. 2019(02)
[3]基于OBE理念协同培养创新型工程人才的实践[J]. 周仲海,朱昌平,刘丹平,朱金秀,苑明海,陈秉岩. 实验室研究与探索. 2018(09)
[4]研究型化工综合教学实验设计与探索[J]. 李树娜. 实验室研究与探索. 2018(09)
[5]数值模拟在金属腐蚀与防护领域的应用研究现状[J]. 吴海鹏,王正曦,梁钊源,刘磊,麻彦龙. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(03)
[6]国际化教育背景下材料综合实验全英文教学初探[J]. 吴雪艳,周伟敏,陈秋龙,曹力军,朱申敏. 实验室研究与探索. 2017(12)
[7]“双一流”建设视角下高校实验室综合改革的策略与路径[J]. 何碰成,王斌楠,黄文豪,陈建新. 实验室研究与探索. 2017(12)
[8]创新人才培养视阈下的高校教学实验室综合改革[J]. 张海峰,毛建瑞,刘一. 实验室研究与探索. 2017(11)
[9]“化学改变生活”创新实践活动的实施及效果分析[J]. 刘金库,王燕,张文清,卢怡. 化工高等教育. 2017(02)
[10]研究型综合化学教学实验的探索[J]. 宋红杰,张立春,吕弋. 实验室研究与探索. 2017(02)
本文编号：3025229
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