為提升本科實驗教學水平,將科學研究與實驗教學相融合已成為目前實驗課程改革的趨勢。多孔材料的制備與表征實驗可以全面提高學生的綜合素養(yǎng),因而被許多高校設計為教學實驗項目。文章對目前的無機多孔材料、有機多孔材料及金屬有機框架材料等多孔材料實驗教學研究進行了分類評述,并對該領域的教學研究提出建議。 

【文章來源】：實驗技術與管理. 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注，但這類多孔材料在實驗教學中推介不多。納米介孔TiO2具有比表面積高、孔道結構規(guī)整、光吸收性能優(yōu)異等優(yōu)點，但是其制備過程往往需要3～5天時間，不利于在教學實驗中開展。王向東等[13]結合課題科研成果，采用一種快速溶膠—凝膠法制備納米介孔TiO2材料，將合成時間縮短至2 h，并且所使用的復合模板劑成本低廉，從而使該實驗可以在本科教學實驗中推廣（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，設計了合成空心CuO微球實驗，并研究了所制備材料對有機染料的光催化降解性能。該實驗操作過程簡單，涉及大量的儀器表征方法，有利于培養(yǎng)學生的實驗技能和分析能力。但該實驗的水熱過程耗時較長，僅適合于開放性、分散式的教學實驗。

在合成化學上，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構特征，從而可能表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。喬正平等[21]設計了納米MOFs材料的制備、表征與性能研究性實驗，將待發(fā)表的科研成果引入本科專業(yè)實驗課程，保持了科學研究與實驗教學同步。該實驗采用金屬有機凝膠法，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。該實驗重復性高、操作性強，可以訓練學生的多種合成與表征技巧，對學生科研潛質的開發(fā)具有促進作用。通過將其他類型的納米材料與MOFs材料進行物理或化學作用結合，往往可獲得性能改善的復合材料。賈瓊等[22]巧妙地設計了磁性MOFs復合材料Fe3O4@NH2-MIL-53(Al)，并用于對鉛離子的吸附分離。在該實驗中，學生不僅可以同時獲得無機納米粒子Fe3O4與多孔MOFs兩種材料的制備技術，還加深了對物理化學中吸附理論的認識。通過該實驗的訓練，將有效促進本科生在未來的研究生階段快速進入科研角色。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2976432