基于传承与创新协同育人的材料专业人才培养模式研究

如何在“双创”中传承专业技能成为当前材料专业教学实践改革中的一个重要研究课题。枣庄学院材料科学与工程专业以培养具有工匠精神的高素质应用型人才为初心,培养具有良好的道德修养、较强的工程能力、沟通协作能力,具备终身学习人才的要求。从理论、实践、竞赛同步发展出发,初步形成了以学生为中心,融合课程思政、传承实践技能、推动创新创业竞赛与持续改进为主要特征的人才培养模式。

材料综合实验教学中的应用与实践——以铜纳米线及其衍生物的可控制备实验为例

《材料综合实验》是一门涵盖基础知识及专业知识的实验设计综合课程,旨在培养学生的实践动手、分析和解决问题以及科学创新等综合能力和素质。其中,铜基纳米材料广泛地应用在催化、新能源及生物医药材料等领域,本文以一维铜纳米线的制备实验为例,探索铜纳米线的可控制备,提出铜纳米线可能生长机制并拓展制备铜纳米线的多维衍生物。通过本实验实例以此来培养材料专业学生的动手能力、拓展思维及创新意识。

纳米TiO_2/聚酯织物的制备及光催化性能

基于聚合物溶剂诱导结晶(SINC)原理,制得了纳米TiO2/聚酯光催化织物。利用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)和扫描电镜(SEM)对表面成分和形貌进行了表征,通过甲基橙的降解脱色试验考察了纳米TiO2/聚酯织物的光催化性能,研究了浸渍时间、悬浮液中TiO2含量对光催化性能的影响。结果表明,聚酯织物利用溶剂诱导结晶负载纳米TiO2比直接浸渍负载纳米TiO2的分散性好、活性高,且重复使用性好。溶解时间5s、悬浮液中TiO2浓度0.035 g/mL为最佳实验条件,制得的光催化织物对甲基橙的8h降解率可达95.1%。

鸡毛角蛋白的制备及其护发性能

采用还原C法提取了鸡毛角蛋白,考察了反应时间和温度对角蛋白产率和黏度影响。采用傅里叶变换红外光谱仪对提取物进行了表征。利用透析得到的角蛋白对头发进行处理,考察了其保湿及抗紫外线的效果。结果表明:当温度70℃、时间4 h时能够制得产率和黏度均较为理想的角蛋白溶液。红外谱图表明提取物为β-折叠结构的角蛋白。经角蛋白处理后的头发具有较好的保湿性,紫外谱图表明浓度6.7 g/L的羽毛角蛋白溶液对波长200～350 nm的紫外线有较好的吸收作用。

多孔TiO_2薄膜在PET纤维上的负载及其光催化性能

采用浸渍法将低温制备的TiO2溶胶在碱减量前后的PET纤维上负载成膜,并以聚苯乙烯(PS)微球为模板剂使TiO2膜多孔化,制备了一系列TiO2/PET光催化纤维。采用XRD、SEM对TiO2和纤维进行表征,并通过对甲基橙的降解考察其光催化性能。结果表明:溶胶经室温陈化后可得到具有较高光催化活性的锐钛矿型纳米TiO2。随着溶胶在浸渍液中含量的增加,PET纤维上TiO2的负载率增大。纤维的碱减量有利于TiO2的负载和光催化活性的提高,甲基橙降解率随着TiO2负载率的增加具有先增加后缓慢减小的趋势。当碱减量纤维的TiO2负载率为4.2%时,光催化活性最好。利用PS为模板剂使TiO2薄膜多孔化可以进一步提高光催化纤维的光催化活性。

新工科背景下先进材料制备技术课程建设探索

先进材料制备技术是材料科学与工程专业重要的专业课程之一,与科研创新和生产实践联系紧密。课程教学团队针对该课程教学现状和存在的问题,通过融入技术发展史、抓重点典型案例、引入前沿科研进展等手段进行了教学内容改革,并以学生为中心构建了具有多平台共育、动态教学和全员参与等特点的教学模式。实践表明,课程教学质量明显提高,学生对知识的掌握和应用程度、自主学习动力和创新实践能力都得到显著提高。

新高考改革背景下无机及分析化学课程的教学方法探究

传统高考模式下高中学生系统地学习了高中化学,而新高考模式下选考不同科目的学生在化学知识储备上表现出较大的差异性和层次性。针对无机及分析化学课程的特点与教学现状,提出了无机及分析化学课程改革的具体措施,在课堂教学方面优化教学内容,创建有趣的教学情景,重视课堂的讲授,突出化学思维,注重学生的直观体验,理论与实验相结合、辩证统一。

MoS_(2)空心球/石墨烯气凝胶电极储锂性能研究

以氧化石墨烯(GO)悬浮液为原料,经凝胶、冷冻干燥,再经过热处理将GO还原为还原氧化石墨烯(rGO),采用自组装方法制备出三维石墨烯气凝胶(3D GA)。通过调节GO悬浮液的浓度可以调控3D GA的空间结构,通过改变热处理温度和时间可以控制3D GA的表面缺陷密度。在3D GA合成过程中MoS_(2)多孔纳米空心球(MoS_(2)-PHS)原位生长在3D GA框架表面制备了3D MoS_(2)/GA复合电极。MoS_(2)/GA复合电极在0.2 A·g-1电流密度下显示出1396 mAh·g-1初始放电比容量,在200次循环后仍然具有高达1162 mAh·g-1的可逆比容量,复合电极优异的电化学性能归结于其独特的三维通道石墨烯框架可以改善GA通道的电子传输,促进GA通道的锂离子扩散,缩短了扩散途径,GA稳定的结构可有效缓解循环过程中MoS_(2)体积变化引起的应力。

类化学气相沉积法制备缺陷可控的三维石墨烯泡沫及其复合电极电化学性能

三维石墨烯为开发高能量密度的电极提供了有效的途径.与二维石墨烯相比,三维石墨烯具有三维导电网络,极大地改善锂离子和电子传输的能力,同时能够承受电极循环期间的结构和体积变化.本文发展了低压封闭化学气相沉积法(CVD),以泡沫镍为模板,采用聚甲基丙烯酸甲酯为固态碳源来制备缺陷可控的三维石墨烯泡沫.分别研究了碳源添加量、反应时间及氢气含量对三维石墨烯泡沫形貌及结构的影响,发展了一种新型的三维石墨烯泡沫制备工艺,所制备的三维石墨烯泡沫具有缺陷密度可控,质量轻及化学性能稳定的特点.以三维石墨烯泡沫为导电框架和活性物载体来制备ZnO/石墨烯泡沫(ZnO/GF)复合电极并作为锂离子电池负极,循环200圈后仍能保持851.5 mA·h·g^-1的高比容量,ZnO/三维石墨烯电极表现出较高的可逆容量以及优异的循环性能.

材料专业实验教学中的探索——共价庚嗪框架材料设计制备与储锂性能研究

《材料专业实验》其内容主要包含材料的制备与表征、材料性能的测试与分析,旨在使学生了解材料科学领域的前沿发展,掌握一定的实验技能,培养学生理论联系实际的能力以及实践能力与创新能力,实现融会贯通的目的。共价有机骨架(COFs)材料是近年来新兴的一类由有机构筑单元以共价键连接的具有一定晶型的多孔骨架材料,在气体储存、传感、催化、药物传递特别是储能领域具有广阔的应用前景。以共价庚嗪骨架(CHF)的制备实验为例,研究偶氮桥连CHF(Azo-CHF)的储锂性能,提出Azo-CHF高性能的本质。通过本实验提升材料专业学生的实践能力、独立思考能力、知识运用能力与创新意识。