基于ZIF-8/WCNT电化学传感器检测呋喃西林在实验教学中的设计与探索

介绍一个新创综合实验,基于Zn-甲基咪唑金属有机框架材料(ZIF-8)和碳纳米管(WCNT)电化学传感器检测呋喃西林,包括金属框架材料的合成、传感器制备、测定条件优化、分析方法建立等多个模块。本实验切合本科实验教学需求,涉及分析化学和材料化学等二级学科,具有较强的交叉性和可拓展性,适合于分析化学实验教学。

新创综合化学实验:利用NBS-Py体系从电子废弃物中提取单质金

将前沿成果引入到大学本科综合实验,设计了利用NBS-Py体系从电子废弃物中提取单质金的新创综合化学实验。以氧化还原和配位理论为指导,利用N-溴代琥珀酰亚胺-吡啶(NBS-Py)体系温和、低毒和高效的特点,从电子废弃物中绿色提取金单质。该研究实验包含丰富的知识原理、实验技能、表征技术且应用性强,故可有效地转化为综合教学实验。在浸出、提取、还原、煅烧以及结构表征等过程中,始终贯穿以问题为导向的探究式教学模式。本实验可在提高学生基本实验技能的同时,锻炼学生运用基础理论理解实验原理、设计实验方案、自主探究和协调合作的能力,并在实验实施过程中的每一环节都注重提高学生的科研素养和创新能力。

淀粉提金——电子废料中金的绿色特异性回收

以学生和公众倍感兴趣的废金回收为实验主题,紧跟科学前沿,基于α-环糊精特异性识别[AuBr_(4)]-原理实现电子废料中金的特异性回收,以此为基础设计新创综合实验。实验通过四步反应实现废弃CPU中金的高效回收:稀硝酸除杂富集金(富金),溴化钾-醋酸-硝酸-水体系温和氧化金(溶金),α-环糊精选择性识别[AuBr_(4)]-(萃金),无毒非金属还原剂焦亚硫酸钠还原得金单质(成金)。本实验涉及无机化学、超分子化学和分析化学等多学科内容,涵盖反应监测、结构表征、纯度分析在内的合成反应与分析测定的重要操作;实验现象明显且可重复性强,回收金的纯度高达90%以上,教学时长约为6–8 h,适用于本科生综合化学实验教学;融入绿色化学理念,所用试剂环境友好、安全性高,展现了化学解决国计民生实际问题的重要价值;采取线上线下混合式教学,强化探究性环节,培养了学生科研思维和创新意识,提升了化学专业本科生解决复杂问题的综合能力,夯实了化学类人才的培养质量。