淀粉基高吸水树脂微波合成及其性能的综合实验教学设计*

为了达成工程认证教育的培养要求,设计了“淀粉基高吸水树脂微波合成及其性能”综合实验。实验包括淀粉基高吸水树脂的微波辅助合成、结构表征及产品性能测定等内容;要求学生查阅文献,了解各种制备工艺并设计实验方案,掌握衰减全反射傅里叶红外光谱与X射线衍射等表征技术及树脂溶胀性能测定技术,分析实验数据。另外,设计了融合过程考核与结果考核的考核体系,通过实验设计、实验操作与数据分析等环节全面考核学生的综合实验能力。该实验教学方案不仅提高教学质量,还激发学生实验兴趣,培养其创新思维与应用实践能力。     

综合创新实验:水溶性荧光防伪墨水YVO4:Eu3+纳米材料的合成与表征*

将科研前沿成果引入到综合化学实验的设计中,设计了面向材料化学专业的创新综合实验:在微波辐射辅助加热的条件下,合成了YVO₄:Eu³⁺纳米材料,并对该材料进行了结构表征。该材料的水相溶胶在紫外光激发下,具有很强的荧光效应,可用作荧光墨水进行特殊图案的打印与书写,其在安全防伪领域具有很大应用潜力。通过材料的实际使用,可加深学生对新材料研究的重视,激发学生的科研兴趣,在培养学生动手实验能力的同时,培养学生创新能力和自主学习能力。     

磷酸二氢钾多晶原料合成、单晶生长及其性能表征的综合实验设计*

实验涵盖“多晶原料合成→物相分析→单晶生长→材料结构性能表征”一套系统完整的晶体材料制备及表征流程,目的在于培养应化专业学生的综合实验能力。通过观察晶体生长过程理解结晶动力学因素(如过饱和度、温度、物质扩散)对晶体结晶习性及形貌的影响;学会几种重要的材料表征方法;巩固晶体结构基础知识;最终引导学生综合运用知识的同时,掌握科学系统的研究方法。     

碳酸氧铋光催化剂的合成与光催化降解有机染料

大学化学综合实验——碳酸氧铋光催化剂的合成与光催化降解有机染料。学生可以熟悉光催化材料合成的方法、材料的结构及形貌的表征手段,以及了解并熟悉纳米材料的光催化原理和光催化实验过程。在掌握基础理论和基本实验技能的同时,培养学生独立思考问题、分析问题和解决问题的能力,尤其是培养他们综合运用知识的能力。     

氮化物荧光粉Sr2Si5N8:Eu2 与纤维素复合农用转光材料制备与表征——化学相关专业研究性综合实验设计

结合新型生态农业应用功能材料和光学农业背景下化学相关专业的特点,开设“氮化物荧光粉Sr2Si5N8:Eu2 与纤维素复合农用转光材料制备与表征”研究性综合实验项目,通过实验原理阐述、研究思路和方法的确立、材料制备、测试表征、数据处理等环节,使学生充分掌握专业中与化学相关的多门课程内涉及的光学材料发光过程、纤维素溶解、复合材料制备、光谱表征及分析、力学性能分析等关键知识点。实践表明,该实验项目选题针对性强,有助于提高学生的综合实验技能,有利于培养学生的基本科研素养,从而达到了提高教育和教学质量的目的。     

从科研中提炼出的精细化工专业实验:新型疏水缔合聚合物的制备、表征及性能测定*

结合教师科研项目,推荐一个精细化工专业实验:疏水缔合聚合物的制备、表征及性能测定。通过该实验可以使学生掌握自由基共聚法制备聚合物的基本原理,掌握一些大型仪器的基本操作、聚合物常用的表征手段及结构分析方法,理解疏水缔合聚合物结构与性能之间深层次的理论联系。该实验项目来源于科研,服务于实践,集聚合反应、结构表征、大分子溶液理化性能测试于一体,具有综合性、前沿性、研究性等特点。本实验的开设有利于提高精细化工方向学生的专业实验水平,提升学生的综合探究素质、创新意识及动手能力。     

新型表面活性剂的合成与表征综合实验设计

将专业综合实验与科研成果相结合,设计了新型表面活性剂的合成与表征综合化学实验。实验涉及含羟基基团的表面活性剂的合成、纯化、结构表征和性能测定等操作。该综合实验将有机化学基础知识、表面活性剂的基本性质与前沿科学研究相结合,从而实现学生实验技能的提升、认知视野的拓展和综合能力培养的目标。     

硫掺杂碳纳米球的制备、表征及其储氢性能——化学材料相关专业综合设计性实验教学的探索与实践

综合设计性实验是培养大学生综合素质和创新能力最重要的途径之一。根据化学与材料相关专业的特点,开设"硫掺杂碳纳米球的制备、表征及其储氢性能"综合设计性实验项目,通过文献调研、原理阐述、方案制定、材料制备、结构表征、性能测试、数据处理与分析等实验环节,使学生充分掌握与化学和材料相关的多门课程内涉及的纳米材料制备、结构表征、性能分析等关键知识点,培养学生的综合能力和创新能力。实践表明,通过综合设计性实验的实践,学生的实践能力、创新能力、基本科学素养和综合素质得到明显提高。     

原油降凝剂合成及性能测定的综合化学实验

根据基础课与专业结合的培养要求,设计了丙烯酸酯三元共聚物的合成、表征及降凝性能测定的综合研究型实验。该实验包括合成条件的考察、产品红外光谱的表征、原油降凝效果的测定、偏光显微镜的观察、流变性质的测定等实验内容。实验通过“合成-表征-性能-机理”4步,使学生对降凝剂的研发有了整体认识,引导学生由理论知识的学习到解决实际问题乃至科学研究步步递进深入。教学实践表明,该实验能够充分调动学生的兴趣和积极性,并培养学生综合运用知识和实践创新的能力。     

化学教育原油降凝剂合成及性能测定的综合化学实验

根据基础课与专业结合的培养要求,设计了丙烯酸酯三元共聚物的合成、表征及降凝性能测定的综合研究型实验。该实验包括合成条件的考察、产品红外光谱的表征、原油降凝效果的测定、偏光显微镜的观察、流变性质的测定等实验内容。实验通过"合成-表征-性能-机理"4步,使学生对降凝剂的研发有了整体认识,引导学生由理论知识的学习到解决实际问题乃至科学研究步步递进深入。教学实践表明,该实验能够充分调动学生的兴趣和积极性,并培养学生综合运用知识和实践创新的能力。     

YVO4:Eu发光材料的合成、结构与荧光性——推荐一个大学综合实验

This comprehensive experiment is recommended for the synthesis, structure and fluorescence properties of YVO₄:Eu photoluminescent materials. The main purpose of this experiment is to introduce the research of fluorescent materials, including the synthesis of materials, structure characterization and fluorescence measurement. Students can master the basic principle and operation of instruments, the method for material synthesis, and luminescence properties of the materials. While mastering the basic theory and the basic experimental skills, the experimental ability and creative consciousness, especially their ability to use knowledge comprehensively, can be cultivated and improved. The distance between teaching and scientific research is shortened.     

K2GeF6:Mn荧光粉的化学共沉淀合成、结构测定与发光性能研究——介绍一个研究型综合实验

介绍一个大学化学研究型综合实验——K2GeF6:Mn荧光粉的化学共沉淀合成、结构测定与发光性能研究。本实验结合氧化还原与化学共沉淀法制备K2GeF6:Mn荧光粉,借助XRD和SEM对粉体进行结构表征,并利用荧光光谱仪测试分析其发光性能,探究激活剂含量和反应温度对粉体结构与性能的影响,获得可应用于商业白光LED的红色荧光粉。通过该实验的设计与实施,使学生在掌握基本实验技能的同时,能够结合基础理论知识解释实验原理、分析实验现象,并进一步提升学生的科学研究思维和综合运用知识的能力。     

Magnetic Fe doped ZnO nanofibers obtained by electrospinning

We demonstrate structural and room temperature magnetic properties of Fe doped ZnO nanofibers (NFs) obtained by electrospinning followed by calcination. The observed NFs, formed from crystalographically oriented, approximately 4.5?nm particles conglomerates, were approximately 200?nm in diameter. The reported synthesis of room temperature ferromagnetic Fe doped ZnO NFs is both facile and economical, and is therefore suggested as a generic method of fabricating biocompatible magnetic materials. The major substrates selected for the NFs synthesis (Zn, Fe) comprised of relatively low toxicity materials. Incorporating 10% Fe into ZnO does not modify the wurtzite crystal structure of the host material. No evidence of impurity phase was detected by either X-ray or electron diffraction. Magnetometry studies and Magnetic Force Microscopy imaging reveal a local ferromagnetic order that persists up to room temperature. We suggest that the observed phenomenon is either due to a mechanism mediated by presence of oxygen vacancies and/or is related to iron-rich precipitates.     

以应用为导向的"材料制备与吸附性能"创新综合实验设计

基于应用型人才培养目标,通过创新实验教学内容和方法,将科研成果引入到实验教学内容中,设计出以实际应用为导向的磁性材料制备及吸附性能研究综合实验。该实验教学对材料的结构表征和性能测试进行补充和拓展,并融合较为前沿的科学问题,采用半开放式教学手段,鼓励学生自主设计、独立分析,构建科研反哺教学的协同机制。通过实践表明,该实验具备综合性特征,内容涵盖了材料化学、仪器分析、物理化学相关理论;经过系统训练,提升学生的专业操作技能,巩固理论知识,强化实践应用,有利于培养学生分析解决实际问题的能力和专业创新能力。     

聚醋酸乙烯酯的光引发可控合成——介绍一个高分子化学综合实验

本实验开展了醋酸乙烯酯的可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT),分别运用偶氮二异丁腈(AIBN)引发和可见光引发两种方式进行了聚合反应,运用核磁共振和凝胶色谱等多种手段对所得聚合物结构进行了表征与分析。通过比较AIBN引发与光引发所获得聚合物端基结构的异同,加深了学生对RAFT聚合方法原理的理解。同时,运用该方法实现了聚合物两端端基结构的高度功能化,深入体会聚合物合成设计概念。本综合实验教学不仅通过对比法加深了学生对实验原理和专业知识的理解,提升了学生创新研究能力,而且训练了学生的实验操作技能、大型仪器使用能力和结果分析能力,提升了综合素质。     

Fabrication of magnetic core@shell Fe oxide@Au nanoparticles for interfacial bioactivity and bio-separation

The immobilization of proteins on gold-coated magnetic nanoparticles and the subsequent recognition of the targeted proteins provide an effective means for the separation of proteins via application of a magnetic filed. A key challenge is the ability to fabricate such nanoparticles with the desired core-shell nanostructure. In this article, we report findings of the fabrication and characterization of gold-coated iron oxide (Fe2O3 and Fe3O4) core@shell nanoparticles (Fe oxide@Au) toward novel functional biomaterials. A hetero-interparticle coalescence strategy has been demonstrated for fabricating Fe oxide@Au nanoparticles that exhibit controllable sizes ranging from 5 to 100 nm and high monodispersity. Composition and surface analyses have proven that the resulting nanoparticles consist of the Fe2O3 core and the Au shell. The magnetically active Fe oxide core and thiolate-active Au shell were shown to be viable for exploiting the Au surface protein-binding reactivity for bioassay and the Fe oxide core magnetism for magnetic bioseparation. These findings are entirely new and could form the basis for fabricating magnetic nanoparticles as biomaterials with tunable size, magnetism, and surface binding properties.     

Monodispersed core-shell Fe3O4@Au nanoparticles

The ability to synthesize and assemble monodispersed core-shell nanoparticles is important for exploring the unique properties of nanoscale core, shell, or their combinations in technological applications. This paper describes findings of an investigation of the synthesis and assembly of core (Fe(3)O(4))-shell (Au) nanoparticles with high monodispersity. Fe(3)O(4) nanoparticles of selected sizes were used as seeding materials for the reduction of gold precursors to produce gold-coated Fe(3)O(4) nanoparticles (Fe(3)O(4)@Au). Experimental data from both physical and chemical determinations of the changes in particle size, surface plasmon resonance optical band, core-shell composition, surface reactivity, and magnetic properties have confirmed the formation of the core-shell nanostructure. The interfacial reactivity of a combination of ligand-exchanging and interparticle cross-linking was exploited for molecularly mediated thin film assembly of the core-shell nanoparticles. The SQUID data reveal a decrease in magnetization and blocking temperature and an increase in coercivity for Fe(3)O(4)@Au, reflecting the decreased coupling of the magnetic moments as a result of the increased interparticle spacing by both gold and capping shells. Implications of the findings to the design of interfacial reactivities via core-shell nanocomposites for magnetic, catalytic, and biological applications are also briefly discussed.     

碳布负载氢氧化镍电极材料的合成及其电容性能分析——推荐一个综合化学实验

作为超级电容器的电极材料,Ni(OH)₂具有理论比电容高、来源丰富、环境友好等优点,但较低的电导率影响了其实际性能。解决该问题的一种有效方法是在碳布导电基底上原位生长Ni(OH)₂薄膜。以此为基础设计综合化学实验,通过Ni(OH)₂/碳布薄膜电极的制备、表征及电化学性能测试,使学生进一步理解化学平衡原理在材料合成中的应用,了解材料的基本表征方法,掌握循环伏安法、恒流充放电法等电化学分析方法在实际测试中的运用与解析,从而达到巩固电化学理论知识、培养学生的实验技能、提高学生综合实验能力的目的。本实验的开展还可以帮助学生了解储能领域的科技前沿,激发学生的科研兴趣,培养学生的科研创新意识,适合在大学化学实验中推广应用。     

镉配位聚合物的合成及其染料吸附性能研究综合实验*

介绍了一个研究型综合实验,涉及镉配位聚合物的合成及其染料吸附性能研究。该实验使用常见有机配体丁二酸、1,4-二(1-咪唑)苯与硝酸镉四水合物,在溶剂热条件下进行反应得到一例镉配位聚合物。利用X射线单晶衍射、X射线粉末衍射、热重分析、红外光谱对配位聚合物进行结构表征,并对其染料吸附性能进行研究。该实验将科学研究热点融入基础实验教学,既巩固了学生的基础理论知识,提高了实验技能,又拓展了学生的科学视野,加强了他们独立分析问题、解决问题的能力,有利于培养学生的创新精神和实践能力。     

甲基橙插层水滑石的制备及表征——一个大学化学开放性实验设计

设计了一个参与科研型大学化学开放实验。该实验的主要内容包括:利用共沉淀法和电化学法制备前体水滑石,用离子交换法制备甲基橙插层水滑石以及利用IR、XRD、TEM、SEM、TG等手段表征材料结构。学生在掌握水滑石插层材料制备与表征方法的基础上,进一步自主设计实验方案,探究实验条件对插层材料结构的影响。