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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘煊赫 王怡轩 刘小明 武鑫
金属有机骨架材料(MOFs)具有明确活性位点、可调控结构等特征,是潜在的高效非贵金属氧还原反应(ORR)催化剂。基于此前沿热点课题,该文设计了一种Co/Ni-MOF催化剂催化ORR的综合性实验。采用超声法在常温条件下制备两种MOFs(Ni-MOF和Co-MOF),并对制备的MOFs进行SEM、FTIR、XRD、XPS、BET等结构和形貌表征,以及CV、LSV、RRDE等电化学性能测试,证明了Ni-MOF和Co-MOF在催化ORR领域的应用价值。将MOFs在ORR催化领域的创新性研究成果引入实验化学教学,有助于学生创新精神和实践能力的培养以及科研素养的提升。
关键词：
实验教学 MOFs 氧还原反应 创新实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王兆杰 曹守福 刘思远 李娇 胡玉颖
为了拓展计算材料学实验课程前沿内容，设计了基于第一性原理计算的电催化CO_2还原体系性能研究实验项目。实验包括电催化CO_2还原（ECO_2RR）体系基础学习、计算模型构建、任务提交及计算结果分析等内容。该文介绍了ECO_2RR体系的设计和模拟方法，通过在Mo_2CO_2 MXene基单原子催化剂表面构建电催化体系，对其CO_2吸附机理和还原机理进行了分析，并通过对比生成不同反应产物的反应能量研究了单原子催化剂与ECO_2RR活性和产物选择性的构效关系。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
夏薇 王龙祥 王芳芳 王钧国 钱晨 陈坤
为了提高学生的综合能力和创新思维,设计出"硅掺杂ZrO_2催化剂催化乙醇合成乙烯"的综合性实验。用共沉淀法制备了一系列不同硅掺杂量的ZrO2催化剂,采用氨气-程序升温脱附(NH3-TPD)和氮气吸脱附对催化剂进行了表征,考察了不同硅掺杂量的ZrO2催化剂对乙醇合成乙烯催化性能的影响。实验结果表明,当以氨水为沉淀剂、硝酸氧锆为锆前驱体和硅掺杂量为50%时,乙醇的转化率为99.3%,乙烯达到94.6%的最大收率。同时运用密度泛函理论方法研究了乙醇和乙烯在硅掺杂ZrO_2催化剂上的吸附。计算结果显示,相较于ZrO_2(101)催化剂,反应物乙醇在Si/ZrO_2(101)催化剂表面上吸附更为稳定,同时产物乙烯在Si/ZrO_2(101)催化剂表面上更易脱附,表明硅掺杂ZrO_2催化剂更加有利于乙烯的生成。该综合性实验将理论计算和实验相结合,使学生既能锻炼实验的基本技能,又能掌握相关理论计算的知识。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
奚江波 王刚 孙琦 陈伟
该实验制备了氮掺杂石墨烯-硅酸铝纤维组装体催化剂，并利用该催化剂构筑了连续流催化系统，研究了其对硝基芳烃的无金属催化还原反应机理。实验以氧化石墨烯、氨水和硅酸铝纤维为原料，经水热法合成了氮掺杂石墨烯-硅酸铝纤维组装体催化填料，通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等对其结构、形貌和元素组成进行了表征，并通过紫外可见吸收光谱、高效液相色谱和气相-质谱联用研究其催化硼氢化钠还原硝基芳烃的转化率和反应历程。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
匙玉华 陈正男 赵联明 朱后禹 任浩 赵文 郭文跃
该文将科研课题“低维金属催化剂在尾气处理中的应用”引入本科生综合实验教学。实验内容包括：根据实际工程案例背景构建模型、基于密度泛函理论研究催化剂的结构成分及性能、分析催化氧化CO的机理，以及对理论预测催化剂进行实验验证。该实验项目涉及材料物理、计算材料学及材料化学等方面知识。该实验内容来源于实际，服务于实际，有助于锻炼学生分析问题和解决问题的能力，有助于激发学生的创新意识。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
曹俊雅 雷兴雨 刘猛 张莉昕 刘吉 罗晨辉
光催化降解是一种非常生态友好的技术，为许多有机污染物降解的提供了新的处理途径。针对尾矿、尾矿废水有机药剂残留难以处理的瓶颈问题，设计了二氧化钛/活性炭光催化剂降解乙黄药的综合性实验，内容包括二氧化钛/活性炭光催化剂的制备和表征、乙黄药浓度的测定、光催化降解实验和复合光催化剂的回收利用。实验结果表明，活性炭可以很好地负载二氧化钛，二氧化钛/活性炭光催化剂的最佳煅烧温度为500℃，活性炭最佳掺杂比为20%。该实验涉及物理化学、材料化学、仪器分析等课程知识，有助于锻炼学生的实验操作能力、培养学生创造性思维。
关键词：
尾矿废水 活性炭 二氧化钛 光催化
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
柳娜 许杰 王非 薛冰
以La_2O_3/MCM-22催化甲苯烷基化合成对二甲苯(PX)的研究过程为基础,设计了化工类专业综合实验。实验内容包括:通过浸渍法制备La_2O_3/MCM-22催化剂;通过N_2吸附脱附、XRD、吡啶吸附FT-IR和NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)等手段表征催化剂性能;通过固定床反应器上甲苯烷基化合成PX反应评价催化剂。该实验原料易得,操作简单,结果规律性明显,涵盖知识点丰富。通过该实验的训练,学生可以将化学、化工热力学、反应工程、化工工艺等课程知识连点成线,融会贯通,显著提升解决复杂化学工程问题的能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
朱宝勇 任秀珍 张秀玲 李春辉 宋玉兰
介绍了一个由科研实验"一种Co(Ⅱ)MOF材料的合成及表征"转化而来的综合性实验教学设计。实验内容包含配体合成与分离、金属有机框架材料的溶剂热合成、晶体数据采集、结构解析与表达、产物物相分析、热重分析及气体吸附性能研究等,涵盖了本科生所学的有机化学、无机化学、配位化学等多方面知识。实验操作简单、可重复性好、结果可靠,既有利于培养学生的创新实践能力,又能激发他们的科研兴趣。
关键词：
金属有机框架 合成与表征 实验设计
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
程秋实 潘鹏聪 商双华 苏伟
该文设计了铁催化烯烃硼氢化反应研究型综合实验。非活化烯烃在氯化亚铁为催化剂、频哪醇联硼酯为硼源、叔丁醇锂为碱的条件下,在甲基叔丁基醚和N-甲基吡咯烷酮为溶剂时能够分别得到反马氏和马氏选择性硼氢化产物。通过条件优化和底物拓展的实验设计,有助于学生掌握惰性气体保护反应的架设流程、薄层色谱分析、柱色谱分离、气相色谱分析及核磁谱图解析等重要实验技能,让学生了解研究有机合成的一般方法,提升学生的实践能力和科研素养。
关键词：
硼氢化反应 铁催化 烯烃 研究型综合实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张春辉 赵春霞 周郡 李天一 甄一尘 梁淑轩
基于问题导向性、学科交叉性和工程应用性的教研融合式综合实验设计，针对水污染控制领域的研究热点问题，提出采用自制Fe_3O_4@SiO_2@La-TiO_2 (La-FST)磁性纳米光催化剂，通过高效管式升流磁膜(TUMF)光催化反应器处理有机废水。实验结果表明：La-FST催化剂与TUMF的组合显著提升了二氯酚废水的光降解效果。该光催化体系操作简单，光效率高，稳定性强，无需催化剂的分离回收，可实现水中有机污染物的高效连续光催化降解。该综合实验中，教师以学科前沿知识为基垫，引导学生自主实践学习，旨在于实验探索中植入创新意识，培养学生分析和解决问题的能力，提升学生的工程实践综合素质。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
周远松 高凤雨 于庆君 唐晓龙
针对大气污染控制工程本科生实验教学课程中脱硝技术进行综合性教学实验设计。采用水热合成法制备Cu-Ce二元金属氧化物催化材料，在模拟含有一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）的烟气中，将CO作为还原剂，同时采用选择性催化还原（SCR）技术，实现烟气脱硝脱碳。并对催化剂材料进行了SEM、XRD、FR-IR、Raman和XPS等一系列结构表征。该实验综合性强，不仅涵盖环境工程专业的选择性催化还原脱硝技术和环境催化的内容，还交叉材料学科的制备与表征等多方面知识，能够培养学生综合性逻辑思维，提高实践操作能力和自主创新意识。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陆志艳 戴飞 阿燕·努尔德别克 孙昱鸣 王子源 屠雨涵 吴诗勇
针对燃煤电厂SO_2排放法规日趋严格，而传统固硫剂高温固硫性能差的问题，设计了Ce-Mn/Al_2O_3复合催化剂降低燃煤中硫排放的综合实验。以纳米Al_2O_3为载体，采用共沉淀法制备了Ce-Mn负载型燃煤催化剂，在管式炉中进行高温固硫性能评价实验，采用热重法分析煤粉的燃烧性能，得到反应动力学参数。采用FESEM-EDS、TEM、XRD、XPS对催化剂进行表征。实验结果表明，Ce-Mn催化剂可以显著提高燃煤固硫效果，改善煤粉燃烧性能。该实验不仅能加深学生对脱硫工艺原理和应用的理解，掌握仪器使用、软件绘图和催化剂表征手段，还能增强学生对燃料清洁利用的认识，培养科研思维和创新能力。
关键词：
综合实验 燃煤固硫 催化剂 热重分析
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孙霜青 谭玲 胡松青 李春玲 王秀民 王志坤
偶氮化合物因为制备过程简单、制造成本低，在众多领域被广泛应用，但其难以通过传统的废水处理方法从废水中去除。芬顿法反应速度快、选择性低、氧化能力强，被广泛用于高毒有机废水的预处理。该文设计了一个以铁基非晶合金作为催化剂，采用超声芬顿的方法降解偶氮染料的综合性实验。实验内容包括对铁基非晶合金条带进行XRD、SEM表征，探究偶氮染料的pH、氧化剂用量和温度对超声芬顿反应过程的影响规律，以及采用EPR手段检测了在反应中起主要作用的活性氧化物种类。该实验良好地融合了基础教学内容和科研热点，兼具综合性、应用性与探究性，有利于培养学生的创新实践能力与科研素养。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
温旭东 吴淑杰 管景奇
设计了基于简单的焙烧法"合成单位点钴基催化剂(Co-NG)实验",利用电化学工作站、红外光谱、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜以及球差电子显微镜等方法进行性能评价及表征,并研究了Co-NG催化剂在氧还原反应上的应用。结果表明,在氨气气氛下700℃焙烧后获得的钴高度分散在氮掺杂的石墨烯上,该材料在碱性锌-空气燃料电池的氧还原反应中性能最优。该实验提高了学生对碱性燃料电池的深度理解,又加强了学生在实验中的创新能力,进而提高了学生的科研能力。
关键词：
燃料电池 单位点钴 氧还原反应
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
栾吉梅 刘馨 姜鹏 孙德帅 方龙 张晓东
该文设计了包含纳米二氧化钛制备方法、应用评价、结构表征及小试应用的光催化综合实验。该实验采用溶胶-凝胶法和沉淀-浸渍法制备了纳米二氧化钛，通过降解模拟染料废水评价了其光催化活性，利用扫描电子显微镜、比表面分析仪、X射线衍射仪对其进行了表征，通过对比小试实验体会了“放大效应”及相关工程参数带来的影响。该实验融合了多门学科知识，使学生知识体系更加完整、创新能力得到增强、科学素养得到提升。
关键词：
综合实验 实验设计 纳米二氧化钛 光催化
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