科研成果转化为有机化学教学实验之探索

探索了从较为成熟的药物合成科研实验"潜手性化合物的去对称化反应"设计转化成有机化学综合教学实验。采用金鸡纳生物碱奎宁(QN)作为有机小分子催化剂,对(+)-生物素合成中间体内消旋环酸酐(CAN)的不对称甲醇解反应进行了探索与优化,并通过红外光谱、核磁共振和比旋光度等手段进行产物结构的表征。最后,采用非对映体结晶拆分的方法对催化剂奎宁进行回收再利用。该实验可以帮助学生巩固不对称催化合成和化学拆分法的基本原理,掌握旋转蒸发仪、薄板层析、红外光谱仪、核磁共振仪等仪器的工作原理及操作技能,培养学生相关的基础有机化学知识、合成实验操作、谱图解析等方面的综合研究能力,有利于给学生树立绿色化学的教学理念。     

科研实验转化为综合教学实验的探索

结合近几年化学、材料、化工学科的研究热点,探讨了一个由科研实验"磁性复合物的制备与表征"设计转化的综合化学教学实验。通过此综合教学实验,学生可了解纳米材料的合成方法及表征技术,掌握红外光谱仪和热重分析仪的结构、原理及操作方法,了解高倍透射电镜、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱仪等大型仪器的原理、制样方法以及操作技能,培养学生的动手实践能力、创新意识,激发他们对科研的兴趣。     

多钒硼氧簇化合物水热合成实验

为培养学生掌握无机-有机杂化材料水热合成方法,探索了水热法合成多钒硼氧簇化合物的实验过程,总结适合于实验教学的水热合成条件,并确定利用X-射线单晶衍射法测定结构的步骤,进一步利用红外光谱对化合物进行表征。该实验从产品制备到确定结构及性能表征,时间和步骤安排合理,可操作性强,适宜在本科生综合实验及研究生实验教学中应用、推广。     

研究型综合化学教学实验的探索

结合近年来材料、化学、物理学科的研究热点,探索了一个由科研课题"绿色化学还原法制备石墨烯"设计转化成的研究型综合化学实验。此实验现象稳定、重复性好,达到教学实验要求。通过本实验项目学生可掌握紫外可见吸收光谱仪、荧光光谱仪结构、原理及操作技能,了解纳米材料的绿色制备方法及表征技术,强化学生的基础知识和实验技能,全面提高学生综合能力,取得较好的实验教学效果。而且,本实验还包含大量需要学生进行自主探索的研究性实验内容和过程,将当前的研究热点引入到实验教学中,使化学实验教学质量有明显提高,对培养学生的创新能力、科学素养和研究能力有明显效果。     

硅烷偶联剂对纳米氧化铝的疏水改性综合实验

为使学生了解纳米材料与纳米技术的前沿研究领域,设计了"硅烷偶联剂对纳米氧化铝的疏水改性"综合实验。首先以硅烷偶联剂KH-560为改性剂,对纳米氧化铝(Al_2O_3)表面进行化学改性,然后采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)等手段对改性前后的纳米Al_2O_3进行表征。实验的材料制备部分可使学生熟悉硅烷偶联剂的水解、缩合反应原理,以及无机纳米材料表面改性方法,对产物的性能测试和表征部分可以加深学生对红外光谱法和热重分析法的理解,既锻炼了学生的动手操作能力,又培养和激发了学生的科研兴趣。     

磁性纳米材料合成表征及浓度测定——综合化学实验

以乙酰丙酮铁为原料、一缩二乙二醇为溶剂,通过高温液相还原法制备磁性纳米颗粒。经X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、热重-差热分析仪、原子发射光谱等方法对磁性纳米颗粒进行了表征,测定其粒径、晶体类型并计算其浓度。本实验涉及纳米材料合成和表征相关知识,适合用作高年级本科生的综合化学实验,有助于培养学生的科研思维,激发学生的研究兴趣。     

立足教学面向科研的综合研究型实验

由"溶液吸附法测定硅胶比表面"实验出发,结合目前的科研热点,设计了一个研究型的综合化学实验,即氮、硫共掺杂的功能化碳催化剂的制备、表征及催化活性评价。学生通过实验将掌握绿色化学基本原则、实验室废弃物综合利用、热分析法测定材料的稳定性、催化剂活性评价等相关理论和实验技能。此外,学生还可以掌握科研过程中广泛应用的材料表征方法,例如X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、扫描电子显微镜等。实践表明,在实验教学中引入科研热点,有助于激发学生的创新思维,对学生的科研能力和科学素养的培养具有事半功倍的效果。     

有机发光小分子制备及性能表征综合实验

将有机光电领域的最新科研成果引入实验教学,设计了有机发光小分子制备及性能表征综合实验。利用核磁共振波谱仪分析表征了其化学结构,利用热重分析仪对其热性能进行了表征及分析,最后通过紫外可见吸收光谱仪、荧光光谱仪、电化学工作站等现代分析测试手段对样品的光物理和电化学性能进行了表征与分析。结果表明,所制备的发光分子显示了较好的热稳定性和光物理性能。该实验涵盖知识点多且简单易行,有利于提高学生的动手操作能力、综合分析能力和科研能力。     

Ag3PO4/g-C3N4光催化剂的制备及光催化性能分析综合化学实验设计

设计了一个综合化学实验——Ag₃PO₄/g-C₃N₄光催化剂的制备、催化性能分析及表征研究。通过光催化剂的合成、活性与稳定性测试及结构表征,使学生了解可见光催化这一化学前沿领域,提高学生对已学知识融会贯通的能力,提升学生学习化学的兴趣。该实验综合了材料合成和表征、仪器操作和数据分析能力的培养,并融入课程思政元素,对于学生创新实践能力的培养有促进作用,可适用于高年级综合化学实验。     

海藻酸钠小球制备及吸附性能测试综合实验设计

通过液-液相分离技术以及戊二醛交联法制备了海藻酸钠小球。利用红外和热重分析方法对所制备的小球其进行表征确认。通过测试海藻酸钠小球对亚甲基蓝的吸附能力表征其对阳离子染料的吸附清除能力,吸附了亚甲基蓝的海藻酸钠小球通过盐酸的解吸附作用实现吸附材料的回收再利用。该实验操作简单,现象明显,涉及高分子材料的制备、表征和吸附性能测试等方面内容,有利于提高学生的动手能力和综合思考能力。