电化学沉积制备聚苯胺纳米阵列及性能研究的综合化学实验

为将导电聚合物超级电容器电极材料引入到本科教学实验中，设计了综合探究性高分子材料制备实验——电化学沉积制备聚苯胺纳米阵列及性能研究。首先采用电化学法构筑导电高分子聚苯胺纳米阵列；然后运用紫外光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜和电化学工作站等，分别对聚苯胺阵列的化学结构、形貌和电化学性能进行表征。从材料的合成角度来看，该实验可以使学生了解和掌握电化学合成导电聚合物的机理与方法；从材料的结构和性能表征方面来看，可以使学生学习和操作科研类的大型仪器设备，对学生的动手操作能力具有实质性的锻炼。此外，该综合性实验很好地将化学制备与材料的应用相结合，方法简单，耗时短，重复性好，可作为高分子类专业本科生综合探究性实验开设。     

改进型综合化学实验设计：聚苯胺导电水凝胶的制备与表征

结合教师科研工作,并体现绿色化学理念,设计了一个改进型综合化学实验项目：采用微量法,用植酸作为凝胶剂和掺杂剂,以过硫酸铵为氧化剂,制备了具有三维网状结构的聚苯胺(PANI)导电水凝胶,具有良好的电化学性能。作为本科生综合性实验项目,实验操作简单,产品具有环境友好性,在带给学生感性知识的同时,增强了学生对导电水凝胶材料的制备、材料结构和电化学性能表征的掌握。教学实践表明,可以为本科生提供接触科学前沿的机会,提高学生综合运用专业知识的能力,培养其分析问题、解决问题的能力。     

对溶剂具有自旋交叉响应金属-有机框架材料的制备及性能研究综合性实验

推荐一个综合性化学实验——对溶剂具有自旋交叉响应金属-有机框架材料的制备及性能研究综合性实验,实验内容包括金属-有机框架材料的扩散法制备、单晶结构的测定、粉末X射线衍射的表征、磁学性能测试。该实验内容丰富,包含具体合成、仪器操作、数据处理等基本科学研究核心内容,可以作为载体使学生进行自主学习并提升相关学习积极性。     

固体氧化物燃料电池综合实验的设计

设计了一个综合性实验——固体氧化物燃料电池制备及性能测试。实验内容包括电解质和电极粉体的制备、电池片压制、对称电极制备,以及采用X射线衍射对粉体结构进行表征,采用电化学工作站对电池化学性能进行测试分析。本实验不仅可以锻炼学生的基本实验操作技能,还可以提高学生的学习兴趣和动手能力,培养学生的创新意识和团队协作精神。     

大学化学本科教学中综合化学实验的设计——锂离子电池制作

将CR2032型锂离子电池的制作及电化学性能测试实验设计为大学化学本科生的综合实验并将其应用于本科教学中，建立起基于锂离子电池用正极材料的合成、表征、电极制备及电池组装和性能测试的综合性开放实验。实验以无机材料制备为实验基础，以电化学原理为理论基础，通过文献查阅、确立合成路线、材料制备及表征、锂离子电池制作与测试等多项综合实验内容，使学生了解目前常见的正极材料种类、合成方法、电池的基本结构以及电池性能的测试方法。在教学过程中以学生主动探索为主体，培养学生的科学探究素养，锻炼学生查阅文献、自主设计实验和合作开发的能力。     

“碳纳米管/SnS2光阳极材料制备”综合性大学化学实验

在科研工作的基础上设计了一个综合性化学实验：利用溶剂热法制备碳纳米管/SnS₂光阳极催化剂材料;采用SEM (扫描电镜)、XRD (X射线衍射)、UV-Vis (紫外-可见吸收光谱)等技术进行表征;运用瞬态光电流响应、电化学阻抗、线性伏安扫描等方法分析材料的分解水性能。该实验让学生掌握材料的制备、表征及应用,培养学生的科研素养;利用实验验证所学知识,培养学生分析问题的能力;结合材料的性能及应用,培养学生能源危机及环保意识。     

锌-二氧化锰锌离子电池：一个研究型综合性化学实验的设计与实践

面向国家“双碳战略”需求,结合科技前沿和高校学生科研实践,设计了以低成本和高安全性为主要优势的锌-二氧化锰(Zn-MnO₂)二次电池,并形成了一个标准化的物理化学综合实验。本实验首先通过水热法制备了α-MnO₂,采用X射线衍射和扫描电子显微镜对制得α-MnO₂的结构与形貌进行了表征,随后使用电池测试仪对锌片负极与α-MnO₂正极组装成的Zn-MnO₂锌离子电池进行了循环伏安、倍率和循环稳定性等电化学性能测试。该实验将科研热点转化为综合教学实验,从实验室走进日常生活,集化学材料合成、表征与电池电化学性能测试于一体,实验的不同模块可满足多种教学需求。此外,探究式学习与综合性操作相结合有助于提高学生的实验兴趣及化学实验操作水平;在教学过程中融入思政元素,渗透绿色理念,引导学生形成安全无污染的化学实验意识和可持续发展思想。     

金属-有机框架作为超级电容器电极材料研究的综合性实验设计

介绍了一个综合性实验——金属-有机框架作为超级电容器电极材料的研究。实验内容包括金属有机框架的制备、单晶结构表征与电化学性能测试等主要内容。学生通过具体实验操作、电化学工作站使用、结构分析及数据处理等步骤，可充分了解目前热门的前沿领域，也可以对实验内容涉及的知识体系进行学习、归纳。本实验综合了无机化学、分析化学和物理化学的相关知识点与实验操作，可作为高年级学生开放实验进行开设。     

综合化学实验:三苯胺衍生物的合成、结构与电致变色性能的研究

介绍了一个综合化学实验。通过乌尔曼缩合反应合成一种具有电致变色性能的三苯胺衍生物。利用红外光谱、核磁共振氢谱、循环伏安法对化合物的结构及电化学性能进行表征。通过将电化学工作站和紫外-可见分光光度计联机进行光谱电化学测试,深入研究该化合物的电致变色性能。本实验充分体现了“合成-表征-分析”的科研思维模式,并打破了传统的单独仪器测试方式,在让学生了解合成化学知识和前沿学术研究的同时,提高学生的基本实验技能和综合运用学科知识的能力。     

将功能纳米材料发展前沿融入实验教学——隐形荧光墨水的制备

为了让学生了解纳米材料的性质和用途，开发了一个研究型综合性实验——隐形荧光墨水的制备。通过微波反应快速地制备了一种新型的氮掺杂碳量子点，克服了碳量子点制备繁琐的难题，使碳点的制备能够在实验教学中得以实现，利用透射电镜、X射线衍射、红外光谱以及X射线能谱对碳点的结构和形貌进行表征，利用紫外-可见-近红外光谱仪和荧光光谱仪研究碳点的稳定性和光化学性能；并将该碳点制作成隐形荧光墨水，增加了实验的趣味性和实用性。学生实验证明该综合性实验适用于本科生实验教学。     

镶嵌钨硅酸的新型有机-无机纳米复合薄膜的制备及光致变色性能研究

将超分子自组装技术与Sol-gel过程相结合,制备了镶嵌Keggin结构钨硅酸的MAAM/VTEOS/TEOS纳米复合薄膜,并采用IR,XRD和TG-DSC等方法对薄膜进行了结构表征.在复合薄膜光照变蓝后,通过UV-Vis和ESR光谱对薄膜的光致变色性能及其机理进行了研究.结果表明,钨硅酸在复合网络中仍保持Keggin结构,与有机-无机复合基体中的-NH₂通过氢键发生强烈的相互作用,经紫外光照后发生电荷转移,[SiW₁₂O₄0]₄^-被还原为[SiW₁₂O₄0]₅^-,同时产生氨基自由基.褪色过程则与氧气存在与否有关,实验结果表明,该薄膜具有良好的光致变色性能,对光有较快的响应恢复速度和良好的可逆重复性.     

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。     

钨磷酸(钨硅酸)/聚乙烯醇复合物的制备和光、电性质研究

Kessin型的杂多酸及其盐是多酸化学中研究得最多的物种[1],近年来,以Keggin型的钨磷酸、钨硅酸为代表的多种杂多酸在固体和材料化学领域受到人们的关注[2],并在固体修饰电极、光（电）致变色材料、离子选择性电极和传感器等方面得到了广泛应用[3-5]．本文报道了Keggin型的钨磷酸、钨硅酸／聚乙烯醇复合物的合成、表征、光致变色性质及导电性．1实验方法技文献[6]方法制备H4[SiW12O40]·mH2O和H2［PW12O40］·nH对晶体,含水量用热重分析测得．将聚合度为1800士100的聚乙烯酸（PVA）0．5g溶于200mL沸水中,在65C,搅拌条件下分批…     

ZIF-67/氧化亚铜复合材料的制备及其光增强电催化性能研究——推荐一个综合性物理化学实验

大学物理化学实验多以经典的基础理论验证性实验为主,自主设计性、综合性实验缺乏。依托于山东大学化学实验教学中心现有的仪器设备及实验条件,设计了制备钴基金属有机框架/氧化亚铜微纳米复合材料,并研究其光增强电催化析氧性能的综合性物理化学实验。本实验涉及物质合成、结构成分分析、产品性能表征、实验结果处理等方面,在启发学生发现物质结构与性能之间内在规律的同时,巩固了学生对前期所学理论及实验知识的掌握,调动了学生学习的积极性和主动性,提升了学生解决问题和灵活运用知识的能力。     

聚吡咯电化学制备实验的改进——一个开放式综合实验设计

聚吡咯作为一种具有特异光电性能的π-共轭类导电高分子,其制备实验也逐步走进大学课堂,成为融合化学、物理、材料等多个学科知识的代表性实验。项目组以本校“聚吡咯的电化学制备实验”为基础,将其从一个简单的任务式制备实验,改进成一个集制备条件自主选择以及导电性能表征为一体的综合性开放式实验：首先在三电极体系下进行电化学聚合,并以此为切入点,展开对聚合条件的开放式探索,然后使用循环伏安法对所得聚吡咯薄膜进行电致变色实验,最后测试其电导率并展开讨论和分析。本改进实验内容丰富,有助于学生综合技能的提升和科学思维的培养,更加贴合现代化学学科发展。     

基于镍纳米团簇-铕混合物的纸基比率荧光传感器检测四环素——推荐一个研究型综合化学实验

介绍了一个科研转化的综合化学实验项目，基于镍纳米团簇(NiNCs)-铕混合物(NiNCs-Eu³⁺)荧光传感器检测四环素。实验包括NiNCs-Eu³⁺的制备、表征及对四环素的响应性能，纸基传感器的构建及可视化识别的分析方法探究。该实验综合性强、操作简便、成本低，有利于培养学生的实验技能和科研探究能力，让学生体验到一个“看得见”的综合化学实验。     

茚-1,3-二酮制备与表征综合实验设计与教学实践

为将混合酯的缩合反应引入本科化学实验教学中，设计了综合化学实验——茚-1,3-二酮的制备实验。该实验以邻苯二甲酸二乙酯和乙酸乙酯为原料，乙醇钠为催化剂，经Claisen酯缩合反应、酸性条件下酯水解反应、热脱羧反应制备了茚-1,3-二酮。实验涉及回流、蒸馏、重结晶、减压过滤、恒温控制和恒压滴液等基本操作，并利用熔点测定、红外光谱及核磁共振氢谱、碳谱等对产品结构进行了表征。本实验综合运用了有机合成、产物分离和结构表征等技术手段，对于培养本科生的多步合成能力及波谱解析能力具有很好的教学效果。     

“生物降解型水凝胶的制备与表征”综合实验设计

针对材料化学综合实验本科教学,以学生掌握吸水性水凝胶的制备、表征和性能测定方法为目的,以安全、实验历程适合课堂教学为原则,以羧甲基纤维素钠、丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺为主要原料,采用自由基接枝聚合的方法,制备了尿素缓释凝胶。利过傅里叶变换红外光谱对水凝胶的化学结构进行了表征,采用淋溶法测定了尿素缓释凝胶的缓释性能。该实验安全性高,易实施,操作难度适中,为材料化学相关本科实验教学提供参考。     

杂化钙钛矿光伏材料的合成及热稳定性研究——推荐一个综合化学实验

介绍了一个综合性化学实验,内容包括一步溶液法制备有机-无机杂化钙钛矿光伏材料、材料结构与形貌表征、吸光系数测定及热稳定性研究。     

相变物质正十四醇微胶囊的制备与表征综合化学实验

为将相变储能材料这一前沿研究领域引入到本科教学实验中,特推荐一个综合性研究实验--相变物质正十四醇微胶囊的制备与表征。首先采用原位聚合法制备以正十四醇为芯材的相变微胶囊,然后运用红外光谱仪、扫描电子显微镜和差示扫描量热法分别对微胶囊的化学结构、形貌和储热性能进行了表征。该实验的制备部分可使学生熟悉高分子化学中缩聚反应原理以及微胶囊制备中常用的原位聚合法,对产物的测试和表征有利于加深学生对红外光谱法和差示扫描量热法的理解。实验过程既锻炼了学生的动手操作能力,也培养了学生的科研创新能力。