材料类专业开放实验设计——以水热法制备空心球状MoS_2光催化材料及其性能研究为例

材料类专业开放性实验是在学生熟悉一定专业知识的基础上,利用纳米材料常用制备方法、表征和性能测试方法完成对样品的检测.开放实验的开展可以充分地培养学生独立设计实验方案、实验步骤,并且独立操作实验,最后对数据进行整理和归纳的能力.在开放实验室,学生完成制备光催化材料,并对其微观形貌、晶体类型和元素组成等加以测试分析.探索影响微纳米空心球结构MoS_2催化活性的实验条件及参数.通过开放性实验实践能够拓展学生的知识面,提高学生的实践操作能力和思维创造力.     

Cu_2O@TiO_2核壳异质结的制备及其光催化性能研究

由于二氧化钛和氧化亚铜具有优异的光催化性能,从而被广泛应用于许多领域,如降解污染物,自清洁的涂料等.设计一种反应温度为180℃和反应时间为3 h的溶剂热方法,以乙二醇作为溶剂,硝酸铜作为反应试剂,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂,合成具有球状结构的Cu_2O颗粒.进一步以酞酸四丁酯(TBOT)为钛源,采用溶剂热法合成具有核/壳结构的Cu_2O@TiO_2球状颗粒.这种具有核壳结构的复合材料形成p-n异质结.创新点在于在两种不同半导体金属氧化物之间成功形成均匀的核壳异质结.所制备的样品采用带有能谱(EDS)仪的扫描电子显微镜,透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对样品形貌进行表征.在室温条件下,以500 W氙灯为光源,对甲基橙(MO)溶液进行光催化降解测试.结果表明,产物的光催化性能明显高于Cu_2O和TiO_2光催化性能.     

MoS_2薄膜制备和表征及光伏器件应用综合研究型实验设计

为了让学生更好地认识二维层状半导体的特性,设计了二硫化钼(MoS_2)薄膜制备、表征及光伏器件应用综合研究型实验。该实验包括磁控溅射技术制备MoS_2薄膜、薄膜太阳能电池器件制作、晶格结构和表面形貌分析、电光性能测量等实验内容,形象展示了MoS_2薄膜生长、独特结构和优异器件性能之间的内在联系,让学生对MoS_2新材料特征有整体的认知。该实验选题新颖,实验内容涵盖材料学、半导体物理、电子器件等知识点。教学实践表明,该综合研究实验全面培养了学生的综合素质和创新研究能力。     

纳米TiO_2-KMnO_4光催化氧化体系快速测定COD——一个大学化学综合实验

化学需氧量(COD)是水质分析监测中一个很重要的指标.介绍了以纳米TiO2-KMnO4协同光催化氧化体系为基础,结合分光光度法快速测定校园内的几个湖泊水(作为样品水样)中COD的简便方法,并用重铬酸钾回流法作对比.该方法可作为仪器分析实验的综合实验,让学生掌握分光光度法,以及熟悉仪器分析与化学分析方法相结合在环境样品分析中的应用.该实验内容新颖,学生参与热情高.     

非金属光催化剂氮化碳的合成及其降解染料性能的考察

本实验设计将科研实验转变为综合化学教学实验。(1)采用煅烧法制备g-C3N4光催化剂;(2)通过红外(FT)光谱、X-射线衍射(XRD)光谱、紫外可见漫反射(DRS)光谱、元素分析(EA)等测试手段对g-C3N4组成、结构进行分析和确定;(3)以亚甲基蓝染料为目标污染物、氙灯为模拟太阳光的光源,考察催化剂g-C3N4光催化降解有机染料的活性。通过本实验,学生学习光催化的基本知识、煅烧法制备催化剂、材料的常用表征手段,以及光催化材料降解污染物能力的考察方法。实验涉及多个学科知识,有利于拓宽学生的知识面,培养学生的科研兴趣和探索能力。     

研究型综合实验设计与实践教学模式探究

由于涉及的实验环节多样、涵盖的知识面丰富,材料综合实验已成为培养材料类专业学生创新能力与科研探索能力的重要方式。选取国际研究热点材料二硫化钼(MoS_2)作为实验对象,设计了MoS_2薄膜的气体敏感性能综合实验,包括薄膜的制备、微结构表征以及气体敏感性测试等实验环节,对学生综合知识的运用、实验技术操作、探索研究思维及协同配合等方面的素质能力进行全面的锻炼与提高。实践证明,通过一系列的创新研究型综合实验项目的开展,学生的实验方案设计、实验研究组织和实验结果分析的能力得到了显著提高,在大学生创新项目申请和学术论文发表等方面取得了突出成绩。     

Ag/AgCl的合成及其光催化杀菌性能的考察

本实验采用沉淀法制备Ag/AgCl光催化剂;通过X-射线衍射(XRD)光谱对Ag/AgCl结构进行表征;以大肠杆菌为目标污染物、氙灯模拟太阳光的光源,探究催化剂Ag/AgCl光催化杀灭水体中细菌的能力,结果表明Ag/AgCl在光照条件下能够快速杀灭细菌。该实验提供了杀菌的新方法,可让学生学习光催化的基本知识,沉淀法制备催化剂,材料的常用表征手段,以及光催化剂杀菌能力的考察方法。该实验过程涉及知识面宽,理论与实验结合,可以培养学生分析能力、创造能力及探索能力。     

红色氮化碳光催化剂的合成及其降解双酚A性能的考察

本实验旨在科研实验基础上构建一个综合性的化学教学实验。1.通过简单的煅烧法获得红色氮化碳光催化剂;2.采用X-射线衍射(XRD)光谱、红外(FTIR)光谱、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)光谱等表征手段对红色氮化碳的组成、结构进行了分析;3.以双酚A作为目标污染物、在模拟太阳光的光源(氙灯)照射下,研究红色氮化碳光催化去除无色污染物的能力。本实验的教学目的在于让学生学习和了解光催化的基本原理及相关知识,基本掌握制备光催化剂材料的方法(煅烧法),常用的材料测试手段,及光催化剂降解环境污染物性能的评价方法。     

TiO_2纳米材料结构的调控及其光催化实验设计

采用水热法制备了不同形貌和结构的TiO_2纳米材料.通过控制溶剂中二甘醇和水的比例以及制备温度对TiO_2的形貌结构进行了调控.通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对样品的形貌和结构进行了表征.通过对亚甲基蓝的光催化降解研究其光催化性能.结果表明,二甘醇和水比例为1:1.7,温度为200℃时所制备的TiO_2分级结构具有最佳的光催化活性.该实验涉及了文献阅读、实验方案制定以及结果分析等环节,培养了学生的动手、分析、应用以及创新等能力.     

TiO_2的混晶效应与光催化性能综合实验研究

采用溶胶-凝胶法制备不同晶型的TiO_2粉体,以甲基蓝溶液为降解物研究TiO_2粉体的光催化性能。实验结果表明:当热处理温度为475℃以下时可以制备出纯锐钛矿相TiO_2粉体,550℃以上时可以制备出纯金红石相TiO_2粉体。混晶TiO_2粉体的光催化性能明显优于纯锐钛矿或金红石的TiO_2粉体,混晶比影响TiO_2的光催化降解效率,当合成温度为475℃(金红石相含量为25%),得到的TiO_2粉体光催化活性最好。该实验可以作为电子材料专业课的综合实验,使学生充分掌握溶胶-凝胶法制备TiO_2微粉的合成工艺以及熟悉常用的分析手段。该实验简单易行,利于分组操作和综合分析,可有效培养学生综合应用知识的能力和科研能力。     

电弧等离子体干法除鳞的开放实验设计

材料类专业开放实验可以将实践操作与所学的理论知识联系,强调学生的主导作用,充分调动他们的学习积极性.电弧等离子体干法除鳞的开放实验,通过改变实验参数研究电弧除鳞速率的变化;通过SEM、XRD对除鳞前后样品表面形貌及物相的表征,对电弧除鳞的效果进行评价.设计实验以及对结果的分析培养了学生的科学思维和独立思考的能力.在具体...     

促进学生系统开发能力的开放实验模式研究

根据课程教学的实际需要,认真分析教学目标,进行了学生系统开发能力的结构体系分析,探讨和构建了开放实验模式.通过开放实验模式在数据库技术及网络应用课程中的教学效果分析,说明了开放实验模式可以促进学生系统开发能力的培养.     

《千克的初步认识》单元教学建议

一、教材分析 　　本单元教学要完成三个目标： 1.知识目标： (1)使学生初步认识质量单位克和千克 (公斤 )。初步建立 1克和 1千克的质量观念,知道 1千克 (公斤 )=1000克。 (2)会进行质量的简单计算。 2.能力目标：培养学生的动手操作能力、实践能力。 3.情感目标：在民主、开放 (包括课前开放、课中开放、课后开放 )的氛围中,让学生充分体会到学习数学的乐趣,始终以愉悦的心境参与获得知识的全过程,培养学生的数学情感。 　　学生在生活中都接触过质量问题,但是对质量单位还缺乏认识。质量单位不像长度单位那样直观、具体,不能靠观察…     

掺杂纳米TiO2的制备和光催化性能的研究

TiO2作为半导体,它的光催化性能日益被人们所重视,但纯的TiO2光催化性能活性不高,通过降低粒度和对TiO2进行掺杂可以提高光催化活性,本文采用溶胶——凝胶法制备(Ag,La)掺杂纳米TiO2,并对不同样品进行光催化比较实验,从而得到最佳掺杂,最后通过XRD、SEM对其性能进行表征。     

ZnO空心微球的制备及光催化性能研究

通过二水醋酸锌与吡啶200℃溶剂热反应24h制备出ZnO空心微球。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备样品进行了表征。ZnO空心微球形成机理主要遵循Ostwald老化机理。在室温下研究了ZnO空心微球的光催化性能。实验结果表明ZnO空心微球是光降解酸性大红的有效催化剂,其催化过程为准一级反应。     

Cu2O-Cu2S纳米复合物的制备及其可见光催化性能研究

为制备具有可见光活性和较高光催化效率的纳米光催化材料,本研究以CuO纳米粉体和Na_2S·9H_2O为原料,以纳米CuO为自模板,通过水热一锅法合成Cu_2O-Cu_2S纳米复合物.光催化降解甲基橙的实验结果表明,相较于纯Cu_2O样品,Cu_2O-Cu_2S纳米复合物表现出更优异的可见光光催化活性,且其光催化活性随复合物中Cu_2S含量的增加而增加.当Cu_2S含量最佳时,复合物的活性最优,在光照2 h内,其对甲基橙(20 mg·L~(-1))的降解率可达94%,且循环使用5次后,光催化活性基本保持不变.     

Ag/AgCl/Fe_3O_4复合光催化材料的制备与性能研究——基于大学生创新创业计划项目的实验设计

近年来,银系半导体由于其高效的光催化性能而广受研究者的青睐。本文设计了一个简单的两步法合成Ag/AgCl/Fe_3O_4纳米复合光催化材料的实验,利用XRD和TEM对其结构进行表征,并在可见光照射下通过降解亚甲基蓝(MB)评价其光催化活性。通过本实验,学生可以进一步了解纳米材料的制备方法及其相关表征手段,进一步巩固学生的基础理论知识,提高学生的实验技能与创新能力。     

球中球结构二硫化钼的制备及其光催化性能研究

发现一种简单的水热法合成二硫化钼球中球,利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),能谱仪(EDS)对其表征.以有机染料罗丹明B(Rh B)作为废水模型,在紫外灯照射下,研究具有球中球结构二硫化钼的光催化性能,结果表明,这种具有新颖球中球结构的二硫化钼表现出优异的光催化性能.     

二氧化钛/多孔氮化硼纳米片复合光催化剂的制备及其性能研究

为了提高二氧化钛(TiO2)对水溶液中有机污染物的降解能力,本论文提出了一种以多孔氮化硼纳米片(BNNSs)为载体的新型复合光催化剂,即以BNNSs和TiO2颗粒为原料,通过球磨法将TiO2微/纳米颗粒负载在BNNSs上合成TiO2/BNNSs复合光催化剂.通过光催化降解对比实验证实,相对于纯TiO2微/纳米颗粒,Ti...     

以“单摆”教学为例谈对学生能力的培养

对学生能力的培养是物理教学中极其重要的内容。本文以“单摆”的教学为例,探讨在新课教学中如何培养学生的能力。一、培养观察、分析问题的能力教学过程设计:教学内容1.实验:单摆运动2.通过多媒体课件重现单摆运动(1)慢放模拟单摆运动过程(2)摆球在某一位置停止3.问题:(1)摆球运动有什么特点?(2)摆球为什么能回到平衡位置?(3)回复力的来源是什么?教师活动实物演示课件演示提问启发引导思考分析回答观察思考观察学生活动教师说明:通过演示使学生直观看到实验现象:摆球沿圆弧来回摆动。再利用课件慢放、重现,让学生仔细观察,说明每当摆球离开平衡位置时,总有一个把物体拉回平衡位置的力,这个力就是重力沿切线方向的分力,非常直观地找到回复力。在这一部分教学中,有针对性地对学生进行观察指导,培养学生良好的观察习惯,提高他们判断与理解能力。二、培养推理及利用数学工具的能力教学过程设计:教师说明:这一部分是“单摆”教学的难点,在得出F=mgsinθ中几个物理量之间关系的时候,如何对比得出F=-kx,完全通过教师的示范性分析、讲述,并采取近似处理方法,推导得出正确结论,使学生深刻体会到使用数学工具进行理论推导的无穷魅力,进一步理解简谐振...