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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
夏薇 王钧国 钱晨 黄娅新 马超 范瑜 侯梦达 陈坤
该文设计了"Zr改性的ZSM-5分子筛催化乙醇制备低碳烯烃(ETO)"的理论计算型综合实验。该实验以密度泛函理论(DFT)为基础,利用材料计算软件Materials Studio搭建了Zr改性前后ZSM-5分子筛簇模型,模拟了乙醇、乙烯和丙烯在ZSM-5分子筛上的吸附行为,计算了Zr改性前后ZSM-5分子筛催化剂的差分电荷密度、Mulliken电荷以及乙醇等在活性位点的吸附能,从电子结构性质、吸附状态以及吸附能方面分析了Zr改性ZSM-5分子筛对ETO反应的催化影响。该实验以催化剂的性能测试结果为基础,从微观视角探究了催化反应机理,培养了学生从宏观现象探究微观反应本质的能力,建立了理论计算与实验相结合研究催化反应的实验教学方法。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
夏薇 王龙祥 王钧国 钱晨 罗子盛 陈坤
为了提高学生的综合素质和创新科研能力,设计了研究型"P/ZSM-5分子筛催化乙醇制备低碳烯烃"的计算材料学综合性实验。运用巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟方法研究了乙醇制备低碳烯烃反应中反应物乙醇和主要产物乙烯、丙烯在不同磷负载量的ZSM-5(P/Al=0,0.5,0.7)分子筛中的吸附性质。该综合性实验的开展有助于学生熟悉实验模拟流程,掌握理论分析方法。
[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] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
王辉宪 尹笃林
为了解改性Y分子筛(DUSY)作为固体酸催化剂的催化活性,采用气相色谱分析法研究了DUSY在氧化苯乙烯与醇加成反应中的催化作用及反应条件对该加成反应的影响.结果表明,DUSY对该加成反应催化活性较高,得出的最佳反应条件是:反应温度为75℃,反应时间为2h,反应物配比(氧化苯乙烯∶乙酵)为1∶3(摩尔比),1mol氧化苯乙烯催化剂用量为22.8g.
关键词：
改性Y分子筛 氧化苯乙烯 加成反应
[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]
汤岑 赵文汝 闻杨 杨怡均 杨凯霞 应美玩
围绕高效处理氨氮废水设计了由粉煤灰制备沸石分子筛及其吸附脱除水中氨氮的综合实验，主要包含以粉煤灰为原料合成Na A型分子筛、氨氮吸附性能测试及其吸附机理研究。通过条件优化，确定最优LTA沸石制备参数为碱熔温度60℃、碱灰比1∶1.2、晶化凝胶硅铝比（Si/Al）0.50。利用XRD、SEM、EDS、N2物理吸附和热重等手段对一系列条件合成的沸石进行表征，确定了其分子式并发现上述最优条件合成的Na A沸石呈立方状，大小均匀，尺寸随着硅铝比的增加而不断增大。沸石的Si/Al=1，外比表面积可达22 m2·g–1，该样品对氨氮的饱和吸附能力高达18.59 mg·g–1，去除率可达58%，并通过吸附动力学实验深入探究吸附机理。该综合实验涉及物理化学、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，同时为粉煤灰基LTA沸石材料的制备、结构表征及性能评价等方面提供一定的参考。
[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]
李春玲 孙霜青 胡松青 王秀民 王志坤 吕强 王晓燕
文章设计了硫化钴镍微球制备及其电催化析氢综合研究型实验。该实验通过简单的一步水热法,可控合成了一种由微小纳米粒子组装成微球结构的双金属硫化钴镍催化剂,研究了双金属硫化物结构与电化学析氢性能之间的内在联系,使学生对实验合成以及材料结构表征与性能测试有了较完整的把握。该实验将科研工作与本科生实验教学相结合,激发了学生对科研的热情,提高了他们的自主创新意识。
[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]
崔佳宝 刘小康 王慧 尹志红 常毅
设计了硫化镉制备及光催化分解水制氢综合实验,该实验涉及催化剂的制备、表征以及光催化性能测试等方面。通过该实验,使学生了解物理化学学科前沿知识,提高学生综合实验能力,培养学生创新能力与科学素养。以典型光催化剂CdS为例,分别以水和乙醇为溶剂,采用化学沉淀法制备CdS。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等手段对CdS进行表征。通过光催化分解水制氢实验,比较采用不同溶剂制备的CdS的光催化性能。结果表明,以乙醇为溶剂合成的CdS光催化性能最佳,产氢效率是以水为溶剂合成CdS的10.97倍。
关键词：
物理化学实验 光催化 制氢 硫化镉
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
卢玉坤 鲁克彬 戴昉纳
为了开拓学生的科学眼界，加深学生对于催化剂以及电催化反应的理解，本综合实验设计开发了基于金属-有机框架物（Metal-organic Frameworks，MOF）衍生NiSe_(2)的制备及电催化析氢的综合性实验。实验通过制备MOF纳米片作为前驱体，进一步二次煅烧制备核壳结构的NiSe_(2)@NC催化剂，通过X-射线粉末衍射(Power X-ray Diffraction，PXRD)、X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS)和透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope， TEM)等分析手段对产品进行表征，最后考察材料的电催化析氢性能。通过本综合实验，学生不仅可以了解相关科技前沿，而且可以更好的掌握MOF及其衍生催化剂的合成方法、电催化性能测试以及电化学工作站等仪器的使用操作技能，为将来从事相关科研或实践工作打下基础。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
温福山 黄晓栗 李亚杰 王有和
光催化固氮是目前光催化领域的一个重要研究方向。该文利用自组装法合成了2D/3D MoS_2/HTCN光催化剂，并通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-vis DRS、PL和EIS等技术对催化剂进行了表征。在模拟太阳光的条件下，进行了光催化固氮的测试，通过控制变量法对合成氨的氮源进行了研究，并对光催化固氮的机理进行了探讨。该实验包含了多种材料的制备以及测试工作，综合性强、新颖性高，不仅能培养学生在催化剂合成和表征方面的能力，同时注重培养学生的科研思维，全面提高学生的科研素养。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
武华乙 金兰英 丁雯 张岚 简文杰
文章将科研课题"CNTs/Ag/AgBr材料的制备及光催化活性研究"引入本科生实验教学,采用简单的溶液法合成了CNTs/Ag/AgBr材料,利用X射线衍射、扫描电镜及紫外-可见分光光度仪等对材料进行了结构和光学性能表征,探究了材料在模拟太阳光下对RhB的降解性能。该实验涉及材料合成、催化反应及材料表征等方面知识,有助于锻炼学生分析和解决问题的能力,有助于激发学生的创新思维和提高学生的综合素养。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孙志明 胡小龙
根据矿物材料学的学科交叉特点,设计了以天然海泡石为载体制备纳米Ti O2/海泡石光催化复合材料及其甲醛降解性能的研究型综合教学实验。结合XRD、BET、SEM和TEM等手段对样品的物相组成、孔结构特性及微观形貌进行检测分析,并基于光声光谱技术对复合材料甲醛吸附-降解性能进行评价,启发学生对材料制备-结构-性能三者关系的思考。实践结果表明:该实验有助于学生了解矿物材料加工技术研究前沿,既能提高学生的科研热情与兴趣,又可以促进学生综合实践、创新应用和独立思考的能力,进而有利于提升教学质量。
关键词：
海泡石 光催化 甲醛降解 教学实验
[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。
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