為了提升學(xué)生的科研素質(zhì)、創(chuàng)新思維和解決科學(xué)問題的能力,各高校都非常重視創(chuàng)新實驗課程建設(shè)。設(shè)計并實施了"氧化鋅基固溶體設(shè)計合成及其催化與防腐性能相關(guān)性研究"創(chuàng)新實驗,介紹了一步煅燒法制備非金屬摻雜氧化鋅基復(fù)合材料,分析了光電子流的抑制作用和材料自凝聚的協(xié)同作用使其防腐蝕性能極大提高的機理。學(xué)生通過該實驗?zāi)軌蛘莆展倘荏w相關(guān)知識及摻雜改性技術(shù),系統(tǒng)探討材料組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的相關(guān)性,并以材料電子得失的機制為紐帶,歸納出光催化與防腐性能正相關(guān)的結(jié)論。該實驗以學(xué)科前沿成果為基礎(chǔ),實現(xiàn)科研成果向教學(xué)一線轉(zhuǎn)化,注重學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng),訓(xùn)練學(xué)生建立事物普遍聯(lián)系的哲學(xué)思維和挖掘內(nèi)在相關(guān)性的本領(lǐng)。學(xué)生通過該創(chuàng)新實驗,可掌握固溶體材料合成的基本技能、材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)表征方法和實際應(yīng)用等知識,培養(yǎng)具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)專門人才。 

【文章來源】：實驗室研究與探索. 2020,39(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

X-Zn O固溶體的制備以及防腐蝕性能和防腐蝕機理研究的工藝流程圖

圖1 X-Zn O固溶體的制備以及防腐蝕性能和防腐蝕機理研究的工藝流程圖X-Zn O固溶體的XRD圖譜如圖3所示，所有衍射峰都與標準的氧化鋅P63 mc纖鋅礦結(jié)構(gòu)的X射線衍射圖譜一致，無其他雜質(zhì)峰，表明無摻雜元素氧化物晶相出現(xiàn)。從衍射峰圖看出氧化鋅基固溶體的峰比純氧化鋅的峰強度更低，半峰寬更大，說明氧化鋅基固溶體結(jié)晶度降低。根據(jù)公式XC=11+k Ia/Ic，純氧化鋅和X-Zn O的結(jié)晶度計算分別為99.21%,96.65%,98.80%和98.12%。式中Ia和Ic分別為非晶相和晶相的累積衍射強度;常數(shù)k通常等于1。由此推測，固溶體摻雜粒子的結(jié)晶度降低，在禁帶寬度上形成缺陷能級。當(dāng)摻雜后的氧化鋅固溶體分散在環(huán)氧樹脂中時，X-Zn O固溶體中豐富的懸空鍵和不飽和鍵使防腐涂層具有了優(yōu)良的密閉性。通過XRD測試對物相進行定性分析和結(jié)晶度進行定量分析時，讓學(xué)生感悟X射線衍射圖譜就跟人的手紋一樣，各不相同。特定的衍射圖譜反映出晶胞中各原子的性質(zhì)和空間位置的不同，從晶體的角度幫助同學(xué)們把認知擴展到微觀層面。學(xué)生還可以進一步利用Jade軟件查找氧化鋅的物相卡片，分析衍射數(shù)據(jù)，就如從公安部門的手紋數(shù)據(jù)庫中查找指定手紋一樣，確定晶相、得到結(jié)晶度。在實驗教學(xué)時，培養(yǎng)學(xué)生用計算機分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的自主探索及對知識的遷移應(yīng)用能力，提升實驗教學(xué)效果。

X-Zn O固溶體的XRD圖譜如圖3所示，所有衍射峰都與標準的氧化鋅P63 mc纖鋅礦結(jié)構(gòu)的X射線衍射圖譜一致，無其他雜質(zhì)峰，表明無摻雜元素氧化物晶相出現(xiàn)。從衍射峰圖看出氧化鋅基固溶體的峰比純氧化鋅的峰強度更低，半峰寬更大，說明氧化鋅基固溶體結(jié)晶度降低。根據(jù)公式XC=11+k Ia/Ic，純氧化鋅和X-Zn O的結(jié)晶度計算分別為99.21%,96.65%,98.80%和98.12%。式中Ia和Ic分別為非晶相和晶相的累積衍射強度;常數(shù)k通常等于1。由此推測，固溶體摻雜粒子的結(jié)晶度降低，在禁帶寬度上形成缺陷能級。當(dāng)摻雜后的氧化鋅固溶體分散在環(huán)氧樹脂中時，X-Zn O固溶體中豐富的懸空鍵和不飽和鍵使防腐涂層具有了優(yōu)良的密閉性。通過XRD測試對物相進行定性分析和結(jié)晶度進行定量分析時，讓學(xué)生感悟X射線衍射圖譜就跟人的手紋一樣，各不相同。特定的衍射圖譜反映出晶胞中各原子的性質(zhì)和空間位置的不同，從晶體的角度幫助同學(xué)們把認知擴展到微觀層面。學(xué)生還可以進一步利用Jade軟件查找氧化鋅的物相卡片，分析衍射數(shù)據(jù)，就如從公安部門的手紋數(shù)據(jù)庫中查找指定手紋一樣，確定晶相、得到結(jié)晶度。在實驗教學(xué)時，培養(yǎng)學(xué)生用計算機分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的自主探索及對知識的遷移應(yīng)用能力，提升實驗教學(xué)效果。學(xué)生還可以通過XPS測試進一步學(xué)習(xí)物質(zhì)表面定性、定量分析和結(jié)構(gòu)鑒定(見圖4)，從化學(xué)鍵的角度深入研究物質(zhì)。本科教學(xué)中鮮有XPS實驗來幫助學(xué)生了解樣品的表面及界面，缺乏對分子進行深度剖析，因此本實驗彌補了基礎(chǔ)試驗的不足，增加學(xué)生使用學(xué)習(xí)大型精密儀器的機會。同時學(xué)生要通過查閱文獻分析出分子中的化學(xué)鍵和化學(xué)結(jié)構(gòu)，在自主查閱文獻的過程中，加強學(xué)生自主學(xué)習(xí)與解決問題的能力，為今后的科研工作做好鋪墊。

【參考文獻】：
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本文編號：3025229