β分子筛的酸性和孔道对α-蒎烯催化转化性能的影响

高等物理化学实验是我校理科化学专业学生的必修课,催化剂的制备与表征是其中不可或缺的部分。本实验是对高等物理化学教学实验“NH3-TPD法分析材料的酸性质”及“催化剂活性及选择性的测定”的改进,改进后方案将原实验方案中考察单一催化剂上反应物在不同反应温度和反应时间下的转化率和选择性,更改为具有不同孔道结构和酸量的三种催化剂在同一反应条件下的催化性能对照,同时结合仪器分析实验“N2物理吸附”等相关化学实验,使学生连贯地学习催化剂的制备、改性与表征技术,更清晰地认识影响催化剂催化性能的影响因素。旨在使学生将在多门课程中所学习到的理论知识融会贯通,深入了解β分子筛在较大尺寸反应物分子的转化反应中发挥催化作用的原理。     

非贵金属催化剂的合成及其电解水制氢——推荐一个综合化学实验

介绍一个电解水制氢催化剂的合成、物性表征及其性能评价的综合实验。本实验采用水热法和湿化学法制备了Cu-MoS₂/CNTs电催化剂,之后应用伏安法和交流阻抗技术评价了催化剂的性能,以巩固学生对于不可逆电极和超电势概念的理解和学习。本实验通过合成和筛选最佳组分的电催化剂,有助于激发学生的科研兴趣和提高学生综合实验能力。     

氨氧化制硝酸演示实验

氨氧化制硝酸的演示实验,对学生掌握氨氧化制硝酸的工业生产原理及观察催化剂的催化现象有良好作用。几年来,在多次演示实验中,我们对催化剂的选择、氨气浓度的控制以及实验装置等问题进行了一些摸索和改进,通过本演示实验,能使学生观察到氨氧化放热使催化剂烧红,生成的一氧化氮被氧化为红棕色的二氧化氮,二氧化氮被水吸收生成硝酸等非常鲜明的现象。     

综合创新设计实验:“均相反应、异相回收”[PIMPS]H2PW12O40双功能催化剂在酯化、氧化反应中的应用*

磺酸类离子液体及多酸催化剂是近年来应用广泛的2类高效环境友好型催化剂,实现2类催化剂组装成单组分双功能化环保型催化剂并运用到大学有机化学实验中,替代现行实验中常用的强腐蚀性、强氧化性的浓硫酸,是未来实验内容改革的方向之一。本实验合成的[PIMPS]H₂PW₁₂O₄₀(PIMPS=1-丙基-3-磺酸基丙基咪唑磺酸盐)催化剂经¹H NMR、IR确证了结构,并将其应用于苯甲酸乙酯合成、苯甲硫醚氧化反应中。实验结果表明,此单组分催化剂具有酸催化、氧化催化双功能特性,催化效果良好,具有可重复使用、无腐蚀性等显著优点。在催化反应中兼具均相催化和非均相催化特点,催化剂能够实现在反应体系中的均相反应、异相回收。通过此实验的开展,培养了学生依据绿色化学理念发现问题、解决问题的创新能力和创新意识,有利于学生深入理解单组分双功能催化剂的概念,有效地达到理论和实践的有机结合。     

自制装置研究酶催化剂对过氧化氢分解速率的影响

通过自主设计的过氧化氢分解速率测试实验装置,以移液管为计量设备,将生活中常见的植物作为过氧化氢分解的催化剂,探究了反应底物浓度、催化剂用量和催化剂种类等因素对反应速率的影响,得到了适合课堂教学的实验条件,同时也让学生更加方便深入地理解催化剂的概念。     

甲烷-二氧化碳重整制合成气与现代分析技术应用于探究性化工专业实验的设计与探索

以甲烷-二氧化碳重整制合成气为实例，设计探究性实验，将合成气的制备和现代分析技术应用于化工专业实验的教学实践中以提高学生的创新和实践能力。实验包括催化剂的制备，催化剂的性能评价和催化剂的表征等3大部分。采用工业最常用的浸渍法制备含有不同助剂的Ni/X/γ-Al2O3（X为Co，Fe，MgO，CeO2）催化剂，以甲烷-二氧化碳重整反应评价其催化性能，并采用XRD、H2-TPR、BET和TG对催化剂的微观结构进行表征。结合催化剂的性能评价结果和表征结果，探讨不同助剂对镍基催化剂性能的改善效果及机制。通过开设该实验，可以让学生了解化工学科的前沿知识以及现代分析技术的基本原理和用途，掌握专业的实验操作、数据处理和谱图绘制方法，提高学生的专业素养和综合能力。     

单原子铂催化剂的制备及其低温催化氧化一氧化碳

以氧化石墨烯为载体,单原子铂（Pt）为活性组分,利用化学还原法制备了单原子Pt/rGO催化剂,用在催化氧化一氧化碳（CO）反应中。通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、球差电镜、傅里叶红外光谱仪对单原子Pt催化剂进行表征。考察了金属负载量、反应温度对催化剂性能的影响,利用气相色谱对CO氧化反应性能进行评价。此次实验包含催化剂的制备、表征和性能测试,实验难度适中,贴近科研前沿,可以让学生体验一个综合的科研过程,激发学生的科研兴趣,培养学生的科研能力。     

柠檬酸丁酯酯化精馏实验设计及教学探索

通过引入柠檬酸丁酯酯化精馏实验,将高分子材料制备、催化剂制备、材料表征与正交实验引入到课堂。通过本实验可以：(1)熟悉和了解高分子聚合实验,拓宽知识面,将地方产业特色融入到课堂中;(2)了解催化剂的制备方法,同时对高分子材料和催化剂进行表征,掌握仪器分析在催化剂制备中的应用,增强综合实验能力;(3)利用正交实验探索酯化精馏实验最佳的实验条件;(4)以柠檬酸丁酯酯化反应替代乙酸乙酯酯化反应,实现实验内容的更新。本实验将化学工程实验与地方产业需求和研究生阶段的科研能力培养进行有效衔接。通过本实验学生可以将书本知识应用到实际中,增加获得感,提高创新能力与综合素质。     

蔗糖催化燃烧的实验探究设计

通过草木灰催化蔗糖燃烧实验,对催化剂种类、反应物混合比例和催化剂颗粒大小对实验效果的影响进行探究。引领学生学习控制实验相关变量,对单一变量进行探究的科学方法。     

高分子材料与工程专业有机化学实验改革——以丙烯酸丁酯的制备为例

结合高分子材料与工程专业的特点,在有机化学实验教学中设计并实施了丙烯酸丁酯制备实验。首先让学生查阅资料,对乙酸异戊酯制备和丙烯酸丁酯制备实验中的催化剂、反应条件、原料和产物性质等内容进行比较分析,并设计初步的实验方案;然后在具体教学实施时通过考察催化剂、反应温度和反应时间的变化,让学生分析这些因素对丙烯酸丁酯产率的影响趋势;最后让学生撰写出基于课外拓展的实验报告内容。整个实验的设计与安排有助于学生初步了解科学研究的方法,提高学生分析问题解决问题的能力,并提高学生的创新能力和实践能力。     

“催化剂对H_2O_2分解速度的影响”实验改进

“催化剂对Ｈ_２Ｏ_２分解速度的影响”实验改进王家骅，聂丽（安徽六安师专２３７０１２）我国现行高中化学教材中“催化剂对化学反应速度的影响”实验，均采用ＭｎＯ２作催化剂．催化分解Ｈ。Ｏ。。该方法有两点不利之处：（ｌ）用ＭｎＯ，作催化剂易使学生产生“ＭｎＯ...     

基于尺度视角下的“催化剂”拓展课教学*

通过对Fe3+催化过氧化氢分解的实验过程的探究,证实了有的均相催化剂参与反应后化学性质是有改变的,完善了对催化剂概念的认识。进一步基于尺度视角设计并制备了新型的非均相催化剂磁性Fe3O4纳米粒子,并对其催化双氧水分解的过程进行了实验探究,对其是否损耗与Fe3+的催化过程形成对比,对均相催化剂和非均相催化剂进行了比较与评价。以尺度为思考问题的出发点,引导学生理解科研前沿(单原子催化剂)的设计思想,构建学生认识物质的尺度观念,促进学生进一步认识科学本质和学科价值,培养学生的创新意识。     

单金属位点催化剂的制备、表征及其在燃料电池中的应用

介绍了一个综合性较强的大学化学实验——单金属位点催化剂的制备及其在燃料电池中的应用。该实验是一个科研转化的综合化学实验，通过在氨气中简单热处理金属盐和氧化石墨烯，将金属原子单分散在氮掺杂的石墨烯骨架中（标记为M-NG）。通过XRD、TEM、SEM、HAADF-STEM等多种表征技术对催化材料进行结构表征，以碱性的氢氧化钾溶液为电解质测试催化剂在氧还原反应中的活性，从而开发单位点金属催化剂在燃料电池中的应用潜力。通过本实验将最前沿的学术研究成果和实践技能融入实验教学中，可以提高学生的综合实验操作技能，培养学生对科研的探究兴趣和探索能力。     

金属镍配合物的合成及其在烯烃异构化反应中的应用*

设计了一个无机化学教学实验,内容包括:(1)催化剂前体Ni[P(OEt)3]4的合成;(2)无水无氧条件下原位生成催化剂HNiL+3[L=P(OEt)3]及2-丙烯基苯的异构化反应。实验中使用高效液相色谱仪检测烯烃异构化反应的结果,并推测了异构化反应可能的机理。根据学生的实验数据,深入地分析了影响合成催化剂前体产率和烯烃异构化反应转化率的因素。该实验能够使学生在无水无氧操作、低温反应、微量反应的控制等方面得到训练,并且能够掌握高效液相色谱仪的使用原理和测试方法。     

CuO/TiO2负载型催化剂的制备、拉曼光谱表征及催化CO氧化反应性质评价

通过设计包含催化剂制备、仪器表征和性质研究一体的综合实验,可以加深学生对催化化学的认识,使得传统理论催化教学更加立体化。本综合实验包括使用沉积-沉淀法制备CuO/TiO₂催化剂,使用拉曼光谱对催化剂结构进行物相分析,以及评价该催化剂催化CO氧化反应的性能三方面内容,使学生建立起化学材料“结构-性能”之间的初步认识,提升科研实践能力,为今后科研之路奠定基础。     

直接甲醇燃料电池催化剂的制备与表征综合化学实验

将学科前沿领域的科研成果转化为研究型综合实验，结合新清洁能源发展介绍了直接甲醇燃料电池催化剂的制备与表征。采用液相还原取代法制备铂纳米管，通过XRD、TEM、XPS对材料进行形貌和结构表征，并以氢氧化钾溶液为电解质测试铂纳米管催化剂的电化学性能。通过开设该实验，不仅让学生了解直接甲醇燃料电池关键催化剂制备的实验原理、合成方法及数据分析，还可以更好地锻炼学生综合实验的操作技能，在培养研究兴趣的同时提升创新思维和创新能力。     

培养创新型人才的精细化工实验绿色化改革

通过采取优化实验项目,精选实验内容,选用绿色原料、溶剂、催化剂,推广微型、半微型实验,增加综合性、设计性实验,引进新技术、新工艺,引入化学仿真实验,加强实验室绿色化管理,改革考试方式等一系列改革措施,在精细化工实验中实现了绿色化教学,减少了实验产生的"三废"污染,加强了学生环境保护意识,调动了学生学习的积极性和主动性,培养了学生创新性思维,提高了就业竞争力。     

合成ε-己内酯实验的绿色化探索

将环己酮催化氧化合成ε-己内酯开设成一个绿色化探索的设计性实验。采用清洁的氧化剂H2O2,筛选高效的环保型催化剂,在不同条件下制备了一系列的复合金属氧化物MgO/SnO2为催化剂,比较了不同催化剂的催化性能,进行了微型实验和常量实验的比较,确定了以MgO/SnO2（物质的量比7：3）为催化剂的合成工艺条件,测定了目标产物的产率。实验从设计方案到实施过程都渗透了绿色化学的理念和思想,引导学生树立绿色化学观念、增强环境保护意识,有效地发挥了他们的主观能动性;使学生接触了学科前沿,受到了科学思维的训练和创造性思维的培养。     

发挥实验在发展学生化学学科核心素养中的重要功能——以乙醇的化学性质实验改进为例

为了便于学生学习醇的化学性质及其变化规律,对教材中的2个实验进行了改进:(1)在钠与乙醇、水反应的对比实验中控制了乙醇和水的浓度变量;(2)设计了操作简便的乙醇催化氧化学生实验装置,实现了乙醛的检验,并动态呈现出催化剂的作用原理。通过实验创新,充分挖掘了化学实验的育人功能,提升学生证据意识的同时培养了其严谨求实、敢于质疑、勇于创新的科学精神。在实验教学中发展了学生的化学学科核心素养。     

聚苯胺负载纳米金催化剂的制备及其催化性能研究综合实验设计

将科研课题“聚苯胺负载纳米金催化剂的制备及其催化性能研究”设计成应用化学专业综合实验,将科研课题的创新性和教学可行性有机结合,以推进创新型人才的培养。实验以苯胺单体（ANI）为原料,以过硫酸铵（APS）为氧化剂,制备聚苯胺（PANI）载体。采用金胶负载法、PANI原位还原法、ANI原位还原法三种载金方式分别制备PANI负载纳米金催化剂,并以Na BH₄存在条件下,对硝基酚（4-NP）还原制备对氨基酚反应（4-AP）为探针评价催化剂的催化性能。实验内容多学科交叉融合,涉及催化剂的制备、催化剂的结构表征、催化剂的活性评价等多种内容。通过本次实验,学生可以经历催化学科科学研究的全过程,掌握催化材料的制备方法,并熟练运用红外光谱（FT-IR）、紫外光谱（UV-Vis）、X射线衍射光谱（XRD）等大型设备对所制备催化材料进行分析,进而激发学生的学习兴趣,提高学生的科研素养。