發(fā)布時(shí)間：2021-01-14 06:49

　　為提升本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平,將科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相融合已成為目前實(shí)驗(yàn)課程改革的趨勢。多孔材料的制備與表征實(shí)驗(yàn)可以全面提高學(xué)生的綜合素養(yǎng),因而被許多高校設(shè)計(jì)為教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。文章對目前的無機(jī)多孔材料、有機(jī)多孔材料及金屬有機(jī)框架材料等多孔材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究進(jìn)行了分類評述,并對該領(lǐng)域的教學(xué)研究提出建議。 

【文章來源】：實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2020,37(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

納米介孔二氧化硅微球的SEM圖與XRD圖[11]

研究者對非硅鋁酸鹽多孔金屬氧化物給予了極大關(guān)注，但這類多孔材料在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推介不多。納米介孔TiO2具有比表面積高、孔道結(jié)構(gòu)規(guī)整、光吸收性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，但是其制備過程往往需要3～5天時(shí)間，不利于在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中開展。王向東等[13]結(jié)合課題科研成果，采用一種快速溶膠—凝膠法制備納米介孔TiO2材料，將合成時(shí)間縮短至2 h，并且所使用的復(fù)合模板劑成本低廉，從而使該實(shí)驗(yàn)可以在本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)中推廣（見圖2）。邵謙等[14]基于自身科研成果，采用硬模板法和水熱法，設(shè)計(jì)了合成空心CuO微球?qū)嶒?yàn)，并研究了所制備材料對有機(jī)染料的光催化降解性能。該實(shí)驗(yàn)操作過程簡單，涉及大量的儀器表征方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和分析能力。但該實(shí)驗(yàn)的水熱過程耗時(shí)較長，僅適合于開放性、分散式的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

在合成化學(xué)上，制備納米尺寸的MOFs材料具有很高的挑戰(zhàn)性。這種材料兼具納米材料與多孔材料結(jié)構(gòu)特征，從而可能表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。喬正平等[21]設(shè)計(jì)了納米MOFs材料的制備、表征與性能研究性實(shí)驗(yàn)，將待發(fā)表的科研成果引入本科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，保持了科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)教學(xué)同步。該實(shí)驗(yàn)采用金屬有機(jī)凝膠法，制備出粒徑約5 nm的HKUST-1（見圖3），并測試了其對不同染料分子的液相吸附效果。該實(shí)驗(yàn)重復(fù)性高、操作性強(qiáng)，可以訓(xùn)練學(xué)生的多種合成與表征技巧，對學(xué)生科研潛質(zhì)的開發(fā)具有促進(jìn)作用。通過將其他類型的納米材料與MOFs材料進(jìn)行物理或化學(xué)作用結(jié)合，往往可獲得性能改善的復(fù)合材料。賈瓊等[22]巧妙地設(shè)計(jì)了磁性MOFs復(fù)合材料Fe3O4@NH2-MIL-53(Al)，并用于對鉛離子的吸附分離。在該實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅可以同時(shí)獲得無機(jī)納米粒子Fe3O4與多孔MOFs兩種材料的制備技術(shù)，還加深了對物理化學(xué)中吸附理論的認(rèn)識。通過該實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，將有效促進(jìn)本科生在未來的研究生階段快速進(jìn)入科研角色。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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