高校创新创业素质教育的探索与实践——以华南师范大学化学学院为例

开展创新创业活动、改善创新创业素质教育是高校提升大学生综合素质,提高人才培养质量的有效途径。华南师范大学化学学院高度重视创新创业素质教育,将其融入人才培养的过程,加强综合创新训练并优化实验教学方案、举办多样化的创新创业活动、建立校外实践基地、建立健全管理机制,成果斐然,并为高校培养化学研究型人才提供了新的思路。

金属-有机框架在锂离子电池电极材料中的应用

锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、低成本、寿命长等优点,被认为是便携式电子设备和电动汽车最有前途的储能技术.金属-有机框架(MOFs)具有超高孔隙率、功能多样性、结构可控及易制备等独特优点,被广泛应用在异相催化、电化学储存与转化、气体吸附和分离等领域中.对MOFs直接作为锂离子电池负极材料及正极材料的研究进展进行了阐述,重点总结了MOFs衍生材料(多孔碳材料、单一金属氧化物、多组分金属氧化物、磷化物等)应用于锂离子电池电极材料中的合成方法、结构及电化学性能.最后对MOFs及其衍生材料在锂离子电池正极和负极材料的发展方向进行了展望,为新型电极材料的下一步开发方向提供一定的思路和建议.

计算机辅助氧弹量热计探索火箭燃料的推进性能

本实验基于现行“综合化学实验”进行创新性改进。将一定压力的氮气充入氧弹,在以硝酸钾为氧化剂、三氧化二铁为催化剂的条件下,混合一定比例的蔗糖得到硝糖燃料,进行燃烧,采用环境恒温量热计记录蔗糖燃烧过程中的温度变化,再通过雷诺作图法校正产生的DT偏差,最终计算得到硝糖燃烧过程的恒容热效应,即为硝糖燃料的爆热值。当蔗糖:硝酸钾:氧化铁的质量比为39:59:2时,其爆热值最大,比冲最大。在上述实验的基础上,选择最佳配比的硝糖燃料,用于计算机仿真模拟火箭发射系统。通过改变燃烧室压力和燃料流速,计算得到该最佳配比硝糖燃料的比冲和火箭飞行高度,进而得到采用单级火箭将东方红一号卫星送入预定轨道的发动机参数。改变每一级火箭的燃料类型与比例,设计得到适于推进不同卫星进入预定轨道的二级火箭和三级火箭。通过设计氧弹量热计的拓展应用与计算机仿真模拟相结合的实验,达到已有实验的创新设计、启发学生创造性和引起科研兴趣的目的。

稀土纳米材料在光催化二氧化碳还原中的应用

光催化二氧化碳还原反应(光催化CO_(2)RR)是将惰性CO_(2)转化为高价值化学品的最具前景的策略之一。光催化CO_(2)RR的成功取决于高效催化剂的使用,尽管目前已取得相当的进展,但光催化过程仍面临着光电效应弱和光生载流子易复合等问题,严重制约了CO_(2)还原的效率。稀土离子具有独特的f电子结构和尤其丰富的电子能级,可作为光生电子的“储存器”并兼具抑制光生载流子复合的功能,因此电子能更有效地用于CO_(2)RR。镧系金属离子的强亲氧性和高配位需求,使其易于掺杂进其他氧化物半导体的晶格中,不仅能够稳定半导体复合物的晶相,而且能够有效地调控氧空位的浓度,从而实现半导体光催化剂性能调控和优化。此外,镧系金属亦能以原子级分散方式吸附在半导体表面或实现体相掺杂,直接作为活性位点提升光生电子的传递与利用。本文总结和探讨了稀土纳米材料在光催化CO_(2)RR反应中的不同作用形式,从包括单(纯)稀土半导体材料、负载助催化剂的稀土半导体材料、掺杂稀土半导体材料和稀土半导体-其他半导体的复合材料等四方面进行综述。基于对上述领域已有进展的总结,作者也对该领域面临的挑战进行了小结并对未来研究努力的方向提出了自己的思考和建议。

核壳结构金属-有机骨架及其衍生物在锂离子电池负极材料中的应用

金属-有机骨架(MOFs)材料具有比表面积较大、孔径可调、制备容易、结构与功能多样性等优势,被广泛应用于电化学能源转化与储存领域。其中独特的核壳结构材料由于表面修饰的作用往往更能表现出内核与壳层之间的协同作用。本文介绍了核壳结构MOFs作为锂离子电池负极材料的发展现状,并重点综述其衍生物(多孔碳材料、金属氧化物、金属硫/硒化物以及金属/金属氧化物)的制备方法以及在锂离子电池负极中的应用。MOFs经高温煅烧或改变化学反应条件可制备出结构可调的无机电极材料并表现出更优异的电化学性能。最后总结了核壳结构MOFs材料作为锂电负极材料存在的问题和挑战,并提出可能的解决途径和未来的应用前景。

金属-有机框架在锂离子电池正极材料中的应用

金属-有机框架(MOFs)材料具有容易制备、高孔隙率、容量大、种类丰富等优点,在能源储存和转化领域受到广泛关注,是合成高性能电极材料的潜在模板.本文介绍MOFs直接应用于锂离子电池正极材料的研究进展,重点综述了MOFs衍生材料(硫化物、氟化物、聚阴离子型化合物或锂的过渡金属酸盐)的制备方法,及其在锂离子电池正极中的应用.最后总结MOFs及其衍生材料在锂离子电池正极材料的应用方向及发展前景,为新型电极材料的开发提供参考经验.