發布時間：2022-04-08 10:38:09
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇材料化學論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1材料化學工程的概述
材料化學工程是由化學工程學科和材料學科交叉滲透所形成的一門分支學科,其研究方向主要有兩個：一是以新材料為基礎，不斷發展反應過程的反應技術，比如吸附過程、膜過程、催化過程等。該方向主要是通過材料的特征將其分離并進行反應，其目的是揭示材料微觀結構中物質進行傳遞和反應機理，進而總結出適用于材料設計和反應過程優化的理論方法和工藝技術。二是在材料制備的過程中，用化學工程的理論方法解決所遇到的關鍵問題,比如如何運用微結構的性能關系來實現對材料微觀結構和性能的控制,從而完成從材料制備到定向制備的轉化。新材料的開發是材料化學工程發展的關鍵和先導，直接可以衡量出國家的材料化學發達與否，因此，開發新材料對于材料化學工程的發展至關重要。材料化學包括陶瓷材料、聚合物材料、磁性材料、化學傳感材料、電子材料、超硬材料、無機非金屬材料、催化和吸附材料和薄膜材料等，這些材料很大程度上豐富了材料化學工程的領域，對其發展做出重要貢獻。
2新材料的開發
我國在新材料的開發領域取得了很多亮點，這些新材料的開發成為分離和反應過程的重要基石。一些研究所和大學正在開發一種非晶態的金催化材料,這種材料很有發展前途，因為它具有非常明顯的催化特性，而且其催化活性還具有特殊的選擇性，具有顯著的催化活性和特殊的選擇性。對這種材料進行流程綜合和技術集成，可以有助于我國新型石油化工技術的構建。石油化工科學研究院也開發出一種新型的鈦硅分子篩催化材料，這種材料具有定向氧化催化作用，可以實現“原子經濟”，使“零排放”工藝成為可能，而且也具備工業化生產的可能性。而在新材料的分離技術方面,我國也取得了很大的進步，其中南京工業大學發展了以陶瓷膜材料為原料的新單元技術,同時加強了對集成單元技術的開發,這些研究不僅使我國陶瓷技術更加趨于成熟，而且還形成了陶瓷膜新產業,為我國帶來巨大的社會和經濟效益。
3材料化學工程技術的進展
材料化學主要是對產品微結構進行調控，其主要手段是在加工材料時，將化學方法引入進去，這樣我們就可以通過宏觀條件來調控產品的微觀結構，從而為材料的加工和制備提供理論和技術指導。因此，化學工程技術的改進將直接促進材料化學工程的發展。我國在化學工程技術改進方面已經取得了非常大的進展。清華大學在碳納米粉體材料的制備過程中,引入了傳統的流化床技術，大大降低了生產成本，從而使此生產技術可以用于工業化生產，帶來巨大的經濟效益。北京化工大學則用超重力場技術來放大納米材料生產過程中的形貌控制問題,這樣就可以通過調節超重力場的強度來調節和改變產品的粒徑,。通過這種方法，我國已經成功制備出碳酸鋇、碳酸、碳酸鋰、氫氧化鋁和碳酸鍶等納米粉體,并且形成了工業化生產的技術體系，為我國帶來巨大的經濟效益。
4展望
材料化學工程作為一門交叉學科，不僅促進了材料工業的發展，而且也豐富了傳統化學工程學科的內容，因此，具有非常重大的研究意義。我國材料化學工程的研究已經取得很多可喜的成就，很多成果在世界上都位于領先水平。但是，材料化學工程中仍然有很多問題需要我們解決，因此，我們需要再接再厲，爭取使材料化學工程的研究更加深入，使其更好地為人類服務。
5結語
材料化學工程在新材料的開發、材料技術的改進以及技術的工業化普及過程中都具有非常重要的作用，且有著非常大的研究價值，其研究前景十分廣闊，已經成為國內外的研究熱點之一。本文主要分析了材料化學的研究現狀，并結合新材料的開發和技術制備兩方面，闡述了我國取得的巨大進展和成就，希望可以看到更多研究成果的出現，以促進我國材料化學的發展，為我國創造更多的效益。
作者：劉玉琴單位：渾江區東興街道辦事處
1鐵的相圖圖
與圖1不同，鐵有三種固態，分別是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe為密排面心立方結構，α-Fe和δ-Fe為體心立方結構。并且，圖2中有三個三相點，分別為氣-液-δ-Fe；氣-γ-Fe-δ-Fe和氣-γ-Fe-α-Fe。通常情況下，Fe是磁性的α-Fe，組織類型有鐵素體、珠光體和貝氏體等；通過成分和工藝控制常溫下可得到γ-Fe，如奧氏體不銹鋼304、310等。Fe的p-T相圖的講解，增強學生識別單組分相圖的能力。課堂上通過工業生產實例，加深了同學們對Fe的認識；并建立了物理化學相圖知識與學生專業—金屬材料之間的聯系。解決學生“材料專業為什么學物理化學？”的困惑。
2兩組分液態完全互溶系統的相圖
雖然二組分系統的氣—液平衡相圖依據組分在液態的互溶情況各有其特點，但液態完全互溶系統構成了這部分內容的學習基礎[4]。對于這種相圖，我們除了讓學生掌握相圖中各相區的組成、相態和杠桿規則外，還注重讓學生學習氣相線和液相線的繪制方法和細節信息。其繪制過程如圖3所示，先配制不同比例的二組分混合物，再升高溫度測試混合物的熔點，通過描點—連線得到相圖。從而培養學生設計實驗繪制相圖讀取相圖細節信息的全面能力。通過學習繪制相圖，可使學生對相圖的全部信息有較深刻的認識、理解及較好的運用。為了便于學生掌握此類相圖及其應用，在教學中我們通過物相點隨溫度的變化的實例，講解其液相與氣相及組成在該過程的演變情況。重點分析了第一個氣泡點產生的壓力、組成及最后一滴混合液消失的壓力、組成，以及其逆過程這一難點。并將相圖理論與工業精餾裝置聯系起來，激發學生對該部分內容的學習興趣。
3具有轉變溫度的二組分固態部分互溶、液態完全互溶的液固平衡相圖
具有轉變溫度的二組分固態部分互溶、液態完全互溶的液固平衡相圖，是學生學習中最難掌握的內容。我們通過講解物相點的降溫過程的物相變化和步冷曲線的繪制，并借助動畫展示具體過程，使該部分內容更加形象和生動，便于理解和掌握。同時，提高了學生的學習興趣和動手能力。
4相圖在金屬材料中的應用
4.1在金屬材料設計中的應用在工業生產和科研實踐涉及到的金屬材料通常為多組分的平衡系統，所以其相圖更為復雜。為了得到材料的擬服役性能，需要對材料進行設計和加工。相圖在材料設計中起著至關重要的作用，例如，在設計奧氏體不銹鋼時，為了得到單一奧氏體組織，需擴大相圖中奧氏體區，使其在冷卻過程中不發生γ-Feα-Fe的轉變。根據相圖，改變系統的組成，增加穩定奧氏體元素，如Ni、C等是最常用的方法。當然，為了系統的平衡，其他元素也需做相應的改變。應用相圖時，為了提高設計組織的準確性，需要考慮平衡相圖與實際相圖的差別。
4.2在金屬材料加工中的應用在金屬材料的熱加工過程中，隨著加工溫度的不同，其物相也發生相應的變化。可通過控制軋制參數和冷卻過程，改變材料的相變溫度和組織類型，得到高性能的金屬材料。例如，在鋼鐵生產中，熱軋鋼板控制軋制與控制冷卻(TMCP)工藝，通過加大壓下量增加累積位錯，為相變過程提供更多的高能量相變形核點，以得到細小晶粒組織，提高鋼的強韌性。通過控制冷卻速率，可改變相變后的組織形態，在650℃以上發生相變得到珠光體和鐵素體組織，在450~600℃區間主要得到貝氏體組織的鋼材，在更低溫度下發生相變得到馬氏體組織，不同的組織賦予材料的不同的性能[5]。4.3在金屬熱處理中的應用相圖不僅在金屬材料的設計和加工中具有指導下作用，而且在材料的熱處理過程中也具有重要的應用價值。例如，在金屬材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火過程主要是控制冷卻速率，使相變溫度發生在較低溫度區，得到低溫轉變組織。正火溫度需在γ-Fe相區，需要根據相圖和化學成分判斷其奧氏體化溫度，從而確定正火的加熱溫度。嚴格的說，確定熱處理的升溫速率和降溫速率也需要參考相應的相圖。通過相圖在金屬材料領域的應用的介紹，學生對本專業和學習物理化學的重要性均有了清晰的認識，他們的學習積極性也顯著提高。
5結語
相圖在金屬材料領域中起著非常重要的作用，本文將日常生活、作者在鋼廠的工作經歷、科研實踐及相關相圖知識鏈接至課堂，通過提出問題，實例講解和動畫演示等多種形式組織教學，建立金屬材料專業與物理化學相圖之間的內部聯系，便于金屬材料專業的學生掌握較廣闊、深入的物理化學知識，以期為學生正確理解和應用相圖提供指導。
作者：孫紅英 李占君 單位：安陽工學院 機械工程學院
1改變課程考核評價體系，注重實驗過程考核
在無機化學實驗教學考核的過程中，僅憑實驗報告成績和期末考試成績，不能準確地衡量學生的實際實驗能力。為了科學地評估學生的實驗能力，需要優化傳統的實驗課程考核體系，建立全面的無機化學實驗綜合考核辦法。將學生的課程成績分為實驗過程成績、實驗報告成績、實驗理論考試成績，單項成績不合格，則總成績不合格。這種考核方式促使學生認真地對待每個實驗環節，有效地提高了學生的綜合實驗素養。實驗過程成績是教師在指導學生實驗過程中，根據學生實際操作情況給出的評價;實驗報告成績主要是根據學生的預習實驗報告和實驗報告書寫、數據處理及分析等來評判;在實驗理論考試中，除了常見考題外，還結合材料化學專業特點，增加了實驗方案設計等考核內容，突出了綜合實驗能力和創新能力的考核，促進學生實驗能力的全面發展。
2創建適合材料化學專業發展需求的無機化學實驗教學模式
進入21世紀以來，材料科學發展愈加迅速，新材料、新技術、新產品不斷問世，與此相適應，對材料化學人才培養也提出了新的要求。材料化學專業無機化學實驗授課模式必需緊跟時展步伐，及時調整課程結構與內容，引入學科發展的最新成果，介紹學科內容中的多種學術觀點及學術背景和發展動態，開闊學生學術視野，提高學生的學習興趣。教無定法，教要得法。要使課程教學生動活潑，教師必須不斷更新教學內容，創新教學方法與手段，增強課程教學的趣味性，促使學生積極參與，在實驗中勤于動手、動腦，實現教師教學方式和學生學習方法的轉變。
2.1采用多媒體輔助教學和建設實驗教學網絡平臺
多媒體教學是利用多媒體軟件對文本、聲音、圖像、圖形、動畫等信息進行處理，教師配合多媒體放映進行講解，將教學內容用特技方法顯現出來，能充分創造一個有聲有色、圖文并茂、生動直觀的教學環境，從視覺、聽覺等多方面給學生留下深刻印象。無機化學實驗教學可以采用多媒體(視頻)教學，它不僅教學信息量大，而且可以非常直觀地演示實驗操作和過程。隨著現代科學技術的發展，有些實驗可以采用多媒體技術進行輔助教學，如基本操作單元、儀器的使用等。這些實驗項目信息量大，操作細節多，僅靠教師在課堂教學有限的時間內進行演示和講解往往是不夠的，而且總有學生沒有注意到一些具體操作細節，因此，可以將這些實驗演示制成多媒體課件或視頻資料，放在課程網絡平臺上，學生可以不受時間、空間的限制，反復觀看，自主地開展預習、復習。這樣不僅增強了課堂教學的可視性，而且增加了教師演示的可再現性，延長了學生的學習時間，從而有益于提高學生操作的規范性，使實驗教學得到延伸。
2.2將生產生活實例和教師科研項目引入實驗教學課堂
不同專業對無機化學實驗教學的要求是不一樣的。我院材料化學專業的培養目標是培養具備材料化學相關的基本理論知識和基本技能的應用型高級專門人才。因此，學生必須掌握物質的結構與性質、性能的關系，這需要在教學中注意教學內容的層次性。在無機化學實驗教學中，我們盡可能選擇與專業相關的真實實驗課題和實驗樣品，將生產生活實例引入實驗課堂，營造實戰氛圍，做到知識性、實用性、趣味性的統一。同時，我們還選取了一些與生活息息相關的實驗，如鋰離子電池正極材料的制備、膠囊殼中鉻含量測定等，這樣的實驗學生感興趣，實驗熱情高，有助于學生綜合能力的培養。為了進一步提高實驗課堂教學質量，我們還在課堂教學中引入教師最新科研課題成果，使實驗教學更加貼近科研實際，既豐富了實驗教學內容，又增加了實驗教學的先進性、新穎性，在加深學生對所學知識的理解和實驗技能的熟悉時，還能培養他們的科研興趣，提高理論聯系實際的能力，對科研工作產生感性認識。
2.3實施開放性實驗教學
在傳統的無機化學實驗教學中，學生往往處于被動地位，教師處于主動地位。從實驗項目選擇、實驗方案選擇、實驗儀器與試劑選擇，都由實驗老師預先完成。在這種照方抓藥的實驗教學模式中，學生往往興趣不高，應付了事。在優化實驗教學內容結構的前提下，實行開放式實驗教學模式，可以提高學生實驗興趣，強化教學效果。在學生自主的基礎上，利用學生課余自由時間開放實驗室，對于實驗技能較差的同學，讓他加強基本操作單元和基本技能的練習。在學生較好地掌握實驗基本操作技能后，可以讓學生自主選擇一些設計型、綜合型、應用型實驗。在教師的指導下，學生獨立設計實驗方案，獨立完成實驗，并認真進行總結，以全面鍛煉學生的實驗能力和提高綜合素質。
3結語
為了適應地方工科院校工程應用型人才培養的要求，無機化學實驗教學改革一直在討論和進行中。我們根據我院材料化學專業人才培養方案，對目前無機化學實驗教學內容、教學方法和教學手段及考核方式等方面進行了改革，以全面培養學生的工程應用能力，適應經濟社會發展對人才的要求。通過幾年來的教學實踐與探索，我們已初步建立一套具有可操作性的無機化學實驗教學方法與體系，使學生在實際操作能力、實驗方案設計、求真務實的實驗態度、分析問題和解決問題的能力及創新能力培養等方面得到了良好的鍛煉。
作者：李谷才 單位：湖南工程學院化學化工學院
1“兩平臺雙能力”體系的內涵
基于中國計量學院材料化學專業的教育實踐，在分析目前及今后本專業的社會需求和用人單位對材料類專業學生素質、能力等人才規格要求的基礎上，對照政府和社會加快教學改革、提高高等教育質量的迫切希望，我們充分認識到實踐和創新是專業人才培養的優秀，決定共同搭建分院專業培養學習能力的課程教學與培養實踐能力的生產實驗(校內綜合性實驗、自主創新型實驗、模擬實驗及校外實習等)兩大平臺，作為學生能力培養的有效載體。通過這兩個平臺的搭建，把材料專業學生培養為適應社會發展的應用型人才，提升學生的學習能力、適應能力、知識應用能力和專業發展能力。
2教學平臺建設及管理體制
自主學習是新課程改革大力倡導的重要學習方式。學院以“厚基礎、寬口徑、重能力”的指導思想，遵循認知規律，遵照由提高動手能力到培養創新思維的宗旨，對原有教學課程體系進行了改革。除課堂正常教學外，搭建專業教學課程平臺，實現教學課程資源網絡化，促進學生獨立自主學習習慣的養成和能力的提高。通過BB平臺的課程建設，實現專業教學課程資源網絡化。現在中國計量學院材料科學與工程學院推出了多門重點建設課程，例如《應用電化學》《材料表面處理》等，教師在充分掌握學生學習情況的基礎上，針對大多數同學，課上按教學大綱講授基本要求范圍內的內容；對于能夠進行更深度學習、對課程某方面需要進行知識面擴展的學生，在網絡教學平臺上呈現更多的學習資料、相關文獻、實驗視頻、應用軟件、學習網站等，方便他們自主學習、加深知識理解；最終針對學生個體差異，實現分層次教學，促進學生學習能力提高及知識的鞏固。教學網絡平臺的所有課程，將對本專業所有學生公開，方便他們對教學資源的獲取及問題反饋。
3實驗平臺建設及優化
大學本科教育中，實踐科研反哺理論教學是重要研究課題之一。學生只有通過充分的實驗及實踐，才能更有效率地促進理論知識學習，提高教學改革效果。目前，主要在以下方面進行了實驗平臺的搭建及完善。
3.1實驗內容的改革
首先，改變傳統專業實驗課程設置依附于理論課體系的橫向模式，超越單門課程的范圍，建立實驗課程之間的系統聯系，在原有實驗課程的基礎上設立相對獨立的縱向聯系的課程，形成縱橫交叉的網狀專業實驗課課程體系，實現專業實驗課程之間的縱向聯系和貫通。其次，改變實驗教學由單一課程和學生班級為單位的組織形式，形成交叉型的教學指導團隊和興趣型的學生學習團隊。最后，根據實驗教學內容，重新確定了基礎實驗、設計性實驗、綜合性實驗、設計研究型實驗4個層次結構。重點開發了幾個培養學生綜合設計能力和創新能力的實驗，以及培養學生綜合應用現論和方法的實驗。在實驗教學內容改革中，減少了驗證性、分析性實驗項目，增加了設計性、綜合性、創新性實驗項目。
3.2依據功能實驗室條件，實現資源共享
高校科研平臺往往擁有大量貴重實驗設備，根據儀器屬性，可巧妙設計實驗教學內容，綜合利用儀器，充分發揮儀器能效。部分科研設備課充當實驗教學過程的資源。學生通過學會儀器操作，能掌握儀器基本原理和簡單維護知識，進而提高學生動手能力，為以后從事相關專業工作打下堅實的基礎。大部分從事教學科研的老師，課余時都有自己的研究課題。對于學生感興趣的實驗，學生可以積極參與教師的科研，甚至儀器設備熟練操作后，獨立自主完成其中的一個實驗環節，培養其科研的縝密思維及細致耐心、精確的實驗操作能力等。目前，不少大三及大四的學生在指導教師的幫助下，承擔了省級、校級、院級等科研項目，在綜合利用實驗室資源的條件下，獲得了有效的實驗成果，并在SCI收錄的國際雜志及國內優秀雜志發表數篇論文。
3.3實驗管理網絡實時化
實驗管理過程中，可通過網絡平臺管理，實現學生與教師的實驗前、后的部分互動。對于學生來說，可在網上自主選擇時段并預約感興趣的實驗項目，通過實驗網絡平臺完成預習、學習、復習、提問等各項學習任務；對于教師而言，可以對實驗教學的全過程實時監控，實現諸如學生網上分組、網上考勤、數據整理及分析、網上答疑等功能，從而使學生實驗在老師的指導下有效開展。
3.4建設產學研基地，促進學生社會實踐綜合能力培養
中國計量學院材料科學與工程學院材料化學專業，主要以高性能磁功能材料與器件、先進炭材料、材料表面處理技術、化學電源等為研究對象，解決企業技術難題及生產中存在的各種關鍵性難題，滿足區域經濟發展需求，達到科研為地方經濟服務的目的。我院與企業共建校內產學研平臺3個、校外產學研基地21個，建立了材料類基礎實驗教學、專業實驗教學、工程技術實踐教學以及課外創新實驗教學等課外實踐教學平臺。近期我院又與紹興康健精密不銹鋼有限公司全面開展產學研合作，共建“中國計量學院——紹興康健精密不銹鋼有限公司磁性材料研發中心”，在技術攻關、產品研發、平臺搭建、獎學金資助等全方位的合作，支持和激勵大學生開展科學研究和創新實踐。在生產科研基地，要加強專業實踐環節的組織和團隊指導，讓學生參與到協作單位實際的工程項目中，在教師和工程技術人員的指導下承擔實際工程項目的設計和管理，讓學生接觸技術的優秀，使學生通過實戰鍛煉掌握工藝創新技能。
4結語
根據社會主義市場經濟發展的要求，培養適應社會主義現代化建設需要的德、智、體全面發展，且具有扎實專業知識和實驗技能的材料人才是推進材料領域發展的關鍵。通過認真研究國內外高校相關專業特點，探索并執行“兩平臺雙能力”材料化學專業教學—實踐體系的構建，制定并落實材料專業人才培養模式的具體實施方案，必定能夠促使專業教學課程體系不斷的完善，促進學生在實驗實踐創新平臺培養的實踐和創新能力不斷提高。
作者:江莉李冬云金頂峰衛國英孫麗俠余云丹單位:中國計量學院材料科學與工程學院
摘要：普通化學是材料專業的一門化學理論基礎課，內容抽象、理論性強。通過在緒論課教學中介紹化學發展簡史、講授材料領域學術前沿知識，使學生了解材料在人類文明進程中所起的作用，了解材料與化學之間的關系，從而提高學生對材料專業的認識，激發學生對學習化學的興趣，增強教學效果。
關鍵詞：材料專業；普通化學；緒論課；教學
普通化學是高等學校材料專業的一門重要的理論基礎課。但由于授課對象是大一新生，學生們對于這門課程在材料專業中的基礎地位與重要性，以及與所學專業的內在聯系缺乏了解或認識不足。如何能讓學生迅速了解化學與材料科學之間的密切聯系，從而激發他們學習化學的興趣，調動他們學習的積極性，是普通化學教學過程中面臨的首要課題。
緒論課是普通化學課堂教學的第一課，在引導學生認識化學的重要性、激發學生學習化學的興趣方面起著非常重要的作用[1，2]。對于材料專業的學生來說，最感興趣的莫過于各類材料對人類文明、社會發展所起的重要作用。通過講解化學發展簡史、材料在社會發展中所起的作用，增加學生學習化學的興趣，激發學生的學習熱情。近幾年，筆者通過對緒論課內容的不斷更新完善，以及對多媒體課件的精心設計，使學生及時認識到學習化學的必要性和重要性，取得了良好的教學效果。現就緒論課的教學實踐做幾點總結。
一、從材料發展對社會進步的巨大作用講述材料發展史，增強學生的專業自豪感和自信心
材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，一種新材料的應用往往成為人類進步的重要里程碑。例如，歷史上的石器時代、青銅器時代、鐵器時代都是以材料作為時代特征標志的。一種新型材料的研制成功，可以引起社會生活的新變化。如石器、陶瓷、鐵、銅、玻璃、水泥、單晶材料、有機高分子材料等的發明與創造，都曾為社會進步提供了重要的物質基礎。因此，可以說，沒有半導體材料，就不可能有計算機技術；沒有耐高溫、高強度的特殊結構材料，便沒有宇航工業；沒有低損耗的光導纖維，也就沒有現代光通訊；沒有有機高分子材料，人們的生活也不可能這樣豐富多彩。特別是到了現代，國際競爭日趨激烈，各國都想在生物、信息、空間、能源、海洋等技術領域占有一席之地。而開發這些高新技術的關鍵往往與材料的發展有關。
通過一個個生動鮮明的事例，讓學生了解不同材料在人類文明進程中所起的巨大推動作用，增加他們對自己所學專業的自豪感；通過介紹材料在高新技術領域的價值及應用前景，激發學生學習材料科學的興趣。同時，結合筆者的科研經歷、科研體會，講述一些新型材料設計合成的案例，激發學生的求知欲，增強學生的自信心。
二、介紹化學發展史，激發學生的學習興趣，培養學生正確的價值觀
人類化學知識的獲得，是從認識自然現象開始的：動植物的腐爛、火山爆發、空氣和水對物質的侵蝕等。遠古時代人類通過摩擦生火和鉆木取火等方法學會了利用火，不僅增進了健康，發展了智力，而且利用火能產生各種化學反應這個特點，開始了制陶工藝。制陶過程實際上就是在高溫下，使粘土中的二氧化硅、三氧化二鋁、碳酸鈣、氧化鎂等成分發生一系列的化學變化。制陶工藝不僅提供生活必需品，改進農耕工具，而且改善了人類的居住條件。人們逐漸走出巖洞，住進了磚瓦房，并用陶制農具開展農業生產。同時，人們從燒陶工藝中掌握了高溫技術，并該項技術應用于冶煉銅礦和鐵礦。如將銅礦石和木炭混合加熱得到了金屬銅；但純銅質地較軟，不利于制造工具和兵器。在冶煉銅時摻入錫、鉛，可制得硬度很高的青銅。青銅器如銅幣、編鐘、青銅鼎的出現，推動了當時農業、兵器、金融、藝術等方面的發展，把社會文明向前推進了一大步。除了冶煉銅以外，人們用木炭不完全燃燒產生的一氧化碳，還原鐵礦石中的氧化鐵為金屬鐵。戰國時期鐵制工具如犁鏵、鐵D、鐵錛等農具得到廣泛應用，帶動了農業和手工業的發展。這樣，隨著冶金技術的不斷進步，生產工具的不斷革新，在人類歷史上相繼出現了青銅器時代和鐵器時代[4]。
此后到了煉丹術和煉金術時期。雖然煉丹家和術士的目的沒能達到，但他們為化學學科的建立積累了豐富的經驗。通過做原始的化學實驗，發明了大批實驗器具，制造出很多化學藥劑，記錄了大量的實驗方法，寫下了許多煉金著作。正是這些理論、實驗方法、化學儀器以及丹術著作，開創了化學學科的先河。與此同時，人們對物質結構本質的探索與論證也從未停息過。但直到1661年英國化學家波義耳給元素下了明確的定義、1803年英國化學家道爾頓創立原子學說、1811年意大利化學家阿伏加德羅提出分子學說，人們才逐步認識到物質的組成、結構以及發生的化學變化，逐漸形成了完整的化學體系，化學才真正成為一門科學。
到了19世紀末，隨著X射線和電子的發現，人們對物質結構的認識逐漸深入，打破了道爾頓原子不可分割的觀念。此后，隨著建立在盧瑟福有核原子模型、普朗克量子理論和愛因斯坦光子學說基礎之上的波爾原子結構理論的提出，標志著現代化學的興起；薛定諤方程的建立，更直接揭示了微觀世界微粒運動的深層奧秘；而在量子力學基礎上發展起來的化學鍵理論，使人類進一步了解到分子結構與性能之間的關系，大大地促進了化學與材料科學的聯系，為發展材料科學提供了理論依據。通過化學發展史的介紹，使學生豐富化學歷史知識，了解各個時期化學發展的標志性成果及對社會發展所起的巨大作用，由此激發學生學習普通化學的興趣，為以后的專業課學習打下堅實的基礎。
除了激發學習興趣，化學史的講授還可以給人以智慧，即尊重事實、追求真理的科學情感和態度，百折不回、鍥而不舍的科學品德和情操，勇于探索、勤奮創新的科學精神和方法。如講述諾貝爾這樣的偉大科學家的奮斗歷程、學術成就、品德修養，描繪科學家實事求是、一絲不茍的科學態度，鍥而不舍、持之以恒的拼搏精神，對提高學生的科學素養會起到潛移默化的作用，更為重要的是，在這個過程中還可以培養學生優良的道德品質，以及正確的人生觀和價值觀[5]。
三、闡明材料專業只有以化學為基礎，方能引領科技的發展，進一步激發學生的學習熱情
材料是人類生存、社會發展、科技進步的堅實基礎，是現代化革命的先導，人們把信息、材料、能源作為社會文明的支柱。如今，材料已成為與國民經濟、國防建設和人民生活息息相關的重要組成部分。通過功能材料的設計合成，如超導材料、微電子材料、光子材料、信息材料、能源轉換及儲能材料、生態環境材料、生物醫用材料等，制造各種高科技功能元器件。發展功能材料正在成為國家提高國際競爭力，增強經濟實力，甚至是強化軍事優勢的重要手段。
當前，化學在推動人類進步和科技發展中起到了優秀作用。化學首先是基礎的優秀科學，它不僅可以制造或創造出自然界已有的或不存在的物質，提供分析手段，還可以預測、裁剪、設計分子，揭示物質結構、性質和功能之間的關系；其次化學還在相關學科的發展中起了牽頭作用，化學研究不僅帶動了其他學科的過程研究（工業、農業、環保、能源），而且極大地帶動了材料科學的發展。材料學科的發展、功能材料的設計，只有以化學為基礎，才能合成出具有特殊物理性能、化學性能、力學性能等的功能材料。通過講解材料領域的前沿知識，使學生了解材料與化學之間的密切聯系，提高學生對學習化學重要性的認識，激發學生學習化學的熱情，為材料專業課的學習奠定扎實的理論基礎。
四、多種教學手段的綜合運用，進一步改善教學效果
興趣是學好知識的基礎和保障，也是學生學習的源動力。為吸引注意力，提高興趣，在課堂教學中，筆者運用多種教學技巧提高教學質量，改善教學效果。首先是充分發揮多媒體教學的優勢。多媒體課件可以綜合多種教學藝術效果，根據緒論課的特點，結合學生的專業特色，通過精心設計，恰當使用圖片、文字、聲音、動畫等形式，充分發揮多媒體形象、直觀、交互性強的優勢，創造生動的教學氛圍，增強趣味性，激發學習興趣，達到最佳教學效果。其次，通過查閱相關歷史及文獻資料，以材料知識為主線，以化學知識為背景，通過講授化學史上的中國人及中國化學史上的世界第一，激發學生的學習熱情。最后，結合自己的科研方向和研究成果，講授材料領域的前沿學科進展，讓學生產生共鳴，拉近師生間的距離，提高他們學習的主動性。總之，通過多種教學技巧的運用，增加課堂表現力和感染力，從而有效地激發學生的興趣。
普通化學基礎理論教學是材料專業學生學習的一項必修課程，是培養專業人才的一個關鍵環節。培養高素質的合格人才，激發學生的求知欲，增強學生的自信心，培養學生正確的人生觀和價值觀，做好緒論課教學，至關重要。俗話說，“良好的開端是成功的一半”，“學貴刻苦、教貴善誘”。教師通過不斷充實教學內容、滲透科研前沿、總結教學經驗，講授一堂重點突出、條理清晰、內容翔實，集科學性、歷史性、趣味性、藝術性于一體的生動的緒論課，不僅可以培養學生對普通化學的學習興趣，還將對學生專業課的學習以及綜合素質的提高打下良好的基礎。
摘要：物理化學是高校材料類專業重要的基礎課程。介紹了石河子大學近幾年來材料科學與工程專業物理化學課程體系中出現的一些問題，以及教學改革與探索的幾點建議，包括教學體系的重構、改進教學方法、強化實驗配套教學。以此為舉措，推動提高教學質量提高。
關鍵詞：材料類專業；物理化學；教學改革；建議
物理化學課程是高校化學專業最重要的一門基礎課程，該課程內容豐富、前后連貫、邏輯推理清晰、理論性強，不僅可對化學、化工、環境專業學生開設，也可為生物、材料、食品、水建等專業學生設置。隨著社會的發展和科學技術的進步，高等學校不斷深化教學改革，全面提高教學質量，對物理化學學科的課程講授和發展也提出了更高的要求。結合我校的實際情況，以及我們近幾年在建設校級精品課程的探索與實踐，重新審視材料科學與工程專業物理化學課程的教學內容、教學方法和教學環節，發現目前我校材料專業物理化學課程教學中還存在以下的問題：
1.現行的教學計劃中，無機化學相關課程以及后續一些專業課，與物理化學授課內容中有一些重復之處。
2.教材中抽象理論太多，造成了學生對這門基礎課程產生了比較枯燥無味的感覺；加之內容多，課時量有限，老師在課堂講授中不能針對某一化學原理或原理推導過程進行深入的剖析和講解。
3.與之配套的物理化學實驗課，經常采用多個班級集中循環進行試驗的模式，有時理論部分未講授到，但實驗課程因為循環時間到，又必須開始，即實驗內容超前于理論教學的進度，或者理論課早已講授完畢，而實驗課程卻推后進行，學生不能及時將理論和實驗相聯系，無法達到預期的教學效果。目前我校物理化學的實驗內容，基本以驗證基礎理論為主，缺少綜合性、設計性及性能測試試驗，因此物理化學實驗體系缺少培養學生創新思維的意識以及提高學生動手能力的舞臺。
因此，需要積極推進課程體系改革，充實和更新教學內容、改進教學方法、豐富實驗教學，從而全面提高物理化學課程的教學質量和效果。
一、優化整合相關學科內容，打破學科壁壘，構建新的教學體系
對于我校材料科學與工程專業，按照2013版教學大綱的要求和已制定的教學計劃，其中包含的課程，如無機化學、無機非金屬材料、催化作用原理、膠體與界面化學等專業課，它們都與物理化學課程密切相關，有些課程如催化作用原理和膠體與界面化學，直接是從物理化學的大體系中劃分出去的。由于我院材料專業招生時間不長，而這些課程總是不同的教師授課，教師之間就授課內容未來得及進行充分的交流，經過幾年的授課，發現同一知識點的簡單重復難以避免。因此，建議課程組就這一現象，加強教師間的交流與合作，將這些課程的內容進行有效的整合，突破原來以學科和專業來劃分的粗放型的課程體系，建立起適合于自己專業的有效課程體系，是目前我院物理化學教學改革的一項重要任務。
我校材料學科專業物理化學課程采用的是南京大學沈文霞主編的《物理化學優秀教程》第二版教材，主要的授課內容包括熱力學（熱力學第一定律、熱力學第二定律、化學平衡和相平衡）和動力學部分（包括化學反應速率、電化學、表面現象和膠體化學），共56課學時，大學二年級上半年授課；而無機化學，同分析化學一起共48學時，無機部分主要講授熱化學（熱力學第一定律）、稀溶液的性質、膠體溶液、化學平衡及化學反應速率；根據教學大綱的安排，膠體和界面化學、催化作用原理這兩門課程各安排24個學時，在大學三年級下學期開展。通過幾年授課，經老師觀察和學生反映不難發現，以上所述這些課程，在知識內容上相互之間都存在著一定的重復性和交叉性。
針對課程內容重復的問題，為了避免盲目浪費學時數，有效改善不同課程之間的重復授課，充分利用大學課堂掌握更多的知識，使我們在課堂上的幾十分鐘內有效地完成教學任務，這里提議對材料系開設的幾門相關課程教學內容進行整合，使每門課都有其側重點，建議組建一個全新的教學體系，同時要照顧到這些學科知識的完整性和獨立性。例如，講授無機化學課程時，建議把化學熱力學和化學平衡作為重點內容詳細講授，而其他內容，如電化學、相平衡和化學反應速率這些內容作為物理化學課程的授課側重點。物理化學理論課程中的膠體、表面現象則可放在膠體和界面化學以及催化作用原理這兩門課程中主要講授，物理化學課程就不講授這部分內容。這樣既節省了時間，又突出了重點，不僅使教學內容獨立而完整，還可以適當減輕因課時量小帶來的物理化學的教學壓力，彌補了物理化學課程內容多、課時少的矛盾，老師在授課的過程中再也不擔心時間不夠用而只能淺顯的表述；對于學生來說，仍然是掌握了整個物理化學的原理，而且更加堅實。
二、掌握專業知識框架，改革教學方法
通過對物理化學課堂的觀察，發現學生們剛開始對這門課還保持有神秘感，大多數同學對這門課還是很有興趣的，加之從師哥師姐們那里聽說這門課容易掛科，因此學生們剛開始上課的時候都很認真。但是隨著課程的深入，部分同學開始松懈，開始排斥這門課程，以至于后來干脆放棄學習。經過細心調查分析發現，學生們在失去學習興趣后，慢慢迷失在這門課程中。盡管老師在課堂上一再強調要理清楚各章節之間內容的聯系，重點記憶關鍵結論，但大部分同學仍然做不到，不能掌握物理化學課程的知識框架，也沒有選擇性的記憶關鍵問題，總是被動地接受課堂上講授的內容，甚至被很多的數學推導過程迷惑。而實際上這門課程內容銜接緊密，邏輯性很強。把各章節之間的知識框架理清楚之后，就坦然的接受和明白了各章的結論，也有利于知識點的重點記憶。在教學過程中，注重課程之間的聯系，通過知識點的連接和相關內容銜接相關的課程，及時引導學生把所學的內容納入到學科的框架中，幫助學生建立較完整的知識框架，不要迷失在盲目的理論推導中。
物理化學這門課理論性很強，內容較多而抽象，公式又多，學生接受很困難，這就對老師的課堂教學提出了更高的要求。為了能夠進行有效的課堂教學，激發學生的學習興趣，常把日常生活現象中涉及的物理化學原理介紹給學生。比如，舉例高溫下食物容易變質的問題，聯系化學動力學的理論加以說明；講解溫度對反應平衡和反應速率的雙重影響時，例舉合成氨工業中如何選擇最佳溫度；涉及講授表面化學的理論時，可以例舉農民鋤地能防止水分蒸發的現象，或者小氣泡、液滴、呈球形的現象，加以解釋后，學生就會對表面性質有清晰的認識；講授滲透壓的時候，聯系滲透壓的作用，提問為什么肥料用多了農作物會“燒死”？打吊瓶時為什么會感覺到疼痛？讓學生帶著問題聽課，面對生活中各種現象去思考，多問幾個為什么，自己到物理化學中去尋找答案，激發學生學習這門課程的興趣，也就達到了提高教學質量的目的。
除此之外，在課堂上還可以采用小班討論或者Seminar討論式教學模式，以教師和學生為共同的教學主體，就某些共同關注的問題，在和諧的氣氛中進行討論，加強教師和學生之間的交流和溝通。課下，利用我校教務處網站的網絡教學平臺，與學生進行課下的交流和習題討論、小測驗等，與傳統的課堂教學模式相比，它具有互動性、合作性、學術性的優勢。
三、強化配套實驗教學
實驗教學在物理化學課程的教學中占有十分重要的地位，它與物理化學課程緊密配合，鞏固和加深對物理化學原理的理解，提高學生對知識靈活應用的創新能力，還培養了觀察和分析問題的能力。
為了避免實驗課程超前理論課程，建議在學習完物理化學相關理論后，及時在學期后半學期開設實驗課程。課程組已經設置獨立的實驗課并計算學分，如：配合表面現象，開展了液體表面張力的測定實驗、粉體粒度分析實驗；為了鞏固反應速率反應章節的學習，開設蔗糖反應速率常數、乙酸乙酯反應速率常數的測定實驗等。同時，也應鼓勵學生根據所學理論，合理設計實驗項目，開展綜合性創新實驗，增加設計研究型實驗，根據設計實驗的題目、要求等內容，讓學生查閱相關資料，并利用學過的理論知識，選用相關的儀器、藥品，分析實驗中的難點和關鍵步驟等，自行完成實驗內容、并上講臺講授實驗，以培養學生發現和解決問題的能力。
經過幾年的探索和實踐，我院化學化工學院材料專業物理化學課程的教學改革將有助于提高學校物理化學課程的教學質量和效果，促進了物理化學這門校級精品課程的建設和發展。
摘 要：我國高等教育已進入大眾化階段，地方本科院校材料化學專業應以應用型人才培養為目標，突出地方特色，科學定位辦學目標，優化專業課程體系，加強師資隊伍建設，改革課程考核評價機制。
關鍵詞：應用型本科院校;材料化學;教學改革
推進教育教學改革，提高教育教學質量和人才培養質量，是高等教育發展的優秀任務。進入21世紀以來，我國的本科教育進入大眾化教育發展階段，客觀上要求多數本科院校轉向以培養應用型本科人才為主。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020）》、教育部頒布的《關于全面提高高等教育質量的若干意見》（高教三十條）等相關文件均指出：地方本科院校的辦學應以科學發展觀為指導，以地方經濟社會發展對應用型人才培養的要求為導向，遵循高等教育基本規律，要深化教學改革，突出優勢，強化特色，培養符合地方經濟社會發展需要的應用型本科創新人才。因此，結合材料化學專業特點和應用型人才培養要求，優化課程體系，改革教學內容，突出專業特色，加強師資隊伍建設，改革課程評價機制，推動材料化學專業的教學改革，是新形勢下應用型本科院校的一項緊迫任務。
一、材料化學專業建設存在的問題
（一）辦學目標不明確
目前全國各應用型本科院校中開設的材料化學專業，其專業建設并沒有形成自己的辦學特色，不少新建本科院校很多只是簡單地照搬其他重點大學如“985”或“211”高校的材料類專業或者化學化工類專業的人才培養方案，并沒有把其他高校的培養方案引進來后，根據本校本地區的實際情況進行充分吸收與相互融合，這樣造成很多新建本科院校在專業設計上同質化現象越來越嚴重，學生所學習到的專業知識和技能越來越不能適應市場發展的需要。因此，目前應用型本科院校的材料化學專業在辦學過程中普遍存在辦學目標不夠明確，辦學定位缺乏一定準確性的問題。
（二）課程體系不合理
不同規格的人才培養需要有相應的課程體系來保證和支撐，課程體系是人才培養的總體藍圖，是實現人才培養目標的主要依據和手段[1]。總體而言，目前我國新建本科院校的課程結構不夠科學合理，課程體系不夠完整，教學內容相對陳舊。作為一門實踐性很強的應用型學科，材料化學專業的課程體系應體現專業培養特色，綜合考慮所設置的相關課程之間的有機聯系，但目前各本科院校在課程體系構建方面存在以下主要問題：一是少數專業課程由于師資力量不夠存在因人設課現象;二是專業課程的部分內容重復較多，學時分配也不夠合理;三是專業主干課程缺乏系統性，理論課程的門數和學時偏多，實踐課程的門數和學時偏少。此外，課程設置上必修課的比重較大，而選修課的比重較小，且缺乏整體的有機聯系。總之，這些傳統的課程結構設置不能體現學生創新精神和實踐能力的培養，達不到應用型本科院校“寬口徑、厚基礎、強能力”的培養目標，不利于應用型本科創新人才的培養。
（三）師資力量薄弱
在我國高等學校序列中，地方高校占高校總數的90%以上，是我國高等教育的主體部分，地方高校師資隊伍的建設與優化是國家“人才強國”戰略的重要保障[2]。目前，各應用型本科院校的材料化學專業專任教師雖然人數不算少，但由于所處地域原因以及待遇因素，引進的高素質專業人才數量仍然偏少，不能滿足本科院校新形勢下的教學需求。與此同時，由于應用型本科院校大多是由專科學校升格而成，雖然升格以來引進了一大批具有博士或碩士學位的青年教師充實到教師隊伍中來，但這些青年教師大多缺乏工程實踐經驗，這對培養應用型人才的高校而言，極大地影響教學質量，從而影響人才培養質量。此外，高層次人才是引領和帶動學校學科建設和專業發展的“領頭羊”，應用型本科院校不同程度地存在著高層次人才匱乏，尤其是學科帶頭人緊缺的問題，著力解決好高層次人才相對匱乏的問題是當前應用型本科院校持續發展和提升辦學水平的迫切工作[3]。
二、材料化學專業教學改革的路徑
（一）科學定位辦學目標
應用型本科院校的辦學目標要充分考慮本地區區域經濟社會發展情況，積極挖掘特色質點，加強學生應用能力的培養，合理設置專業方向，形成與區域經濟社會發展需要相適應、結構優化的專業辦學特色。材料化學專業是教育部近年來新設置的一個專業，各本科院校應該明確本校的專業定位，結合本地區的實際情況，突出專業特色，科學合理設置專業辦學目標。人才培養定位是高校實施教學計劃的主要依據，明確自身定位、提高教學質量是高校辦學育人的基礎所在[4]。湖南人文科技學院材料化學專業應用型人才的培養目標應該是：培養德智體美全面發展，具有較高的思想道德素質、人文素質和良好身體心理素質，掌握材料化學的基本理論、基本知識和基本技能，了解材料化學領域的理論前沿、最新動態和應用前景，具有運用專業知識和技能解決實際問題的能力，具有較強的創新創業能力，能夠在材料化學及其相關領域從事生產、應用開發和管理工作的應用型人才。
（二）優化課程體系與教學內容
課程體系是指一所大學根據本校制訂的培養目標而設計的課程整體，課程體系不是簡單的指課程設置，不同類型的學校，其課程體系也應當是不同的，這是創辦富有特色大學的必要條件[5]。因此，應用型本科院校對本校的專業課程體系進行改革和優化時，既要突出本校的專業辦學特色，又應體現應用型本科院校注重應用的特點。湖南人文科技學院的材料化學專業本次重新修訂了人才培養方案，對課程體系進行了整體優化，并對相應的教學內容進行了調整，使之更符合專業辦學特色和專業綜合改革的要求。
1.優化課程結構
湖南人文科技學院材料化學專業根據市場人才需求寬口徑招生，強化通識教育，培養綜合素質，不斷優化課程體系，在本次人才培養方案修訂中將理論課程設置為公共必修課、專業必修課、專業限選課、專業任選課和公共任選課共5個課程模塊。
第一，公共必修課主要是培養學生具有正確的世界觀、人生觀、價值觀和較強的民主法制觀念與較高的社會責任感，具有健康的體魄和良好的心理素質。公共必修課包括“思想道德修養與法律基礎”、“馬克思主義基本原理概論”、“思想和中國特色社會主義理論體系概論”、“形勢與政策”、“大學生就業指導”、“大學生健康教育”、“高等數學”、“線性代數”、“大學物理”、“大學英語”、“大學計算機基礎”、“大學體育”、“大學語文”等。
第二，專業必修課主要包括“無機及分析化學”、“有機化學”、“物理化學”、“材料概論”、“工程力學”、“工程制圖”、“化工原理”、“材料科學基礎”、“材料測試方法”、“材料制備原理”、“熱工基礎”等，目的是培養學生具有扎實的材料化學專業知識，具有較強的分析問題和解決問題的能力。
第三，根據企業實際和市場需求以及地方區域經濟發展情況，專業限選課設置兩個專業方向：陶瓷材料方向和能源材料方向。陶瓷材料方向開設“陶瓷工業機械設備”、“陶瓷工藝學”、“無機材料物理性能”、“特種陶瓷”等課程;能源材料方向開設“現代新能源材料”、“化學電源基礎與應用”、“化學電源設計與制造工藝學”、“新能源材料與器件發展動態”等課程。
第四，專業任選課包括“金屬材料概論”、“復合材料概論”、“專業外語”、“材料工廠設計”、“粉體工程”、“信息檢索與應用”、“納米材料”、“標準化概論”、“材料科學新進展”、“計算機在材料科學中的應用”等課程，學生從中任選6門課程學習。這些專業任選課的開設可使學生更多了解材料化學專業的理論前沿、最新發展動態及應用前景，了解與本專業相關的學科和邊緣學科現狀及發展趨勢，從而可拓展學生的專業視野，為今后就業打下堅實而寬廣的專業基礎。
第五，公共任選課由學校其他系部開設，包括中華傳統文化類、藝術素養類、科學素養類、應用技術類、教師教育類、其他類別類等六大系列課程，學生從中任選5門課程學習。通過該類課程的學習，可使學生實現文理科相關知識的交叉滲透，也是大學教育的努力方向。
為了突出專業培養特色，增強學生對企業實踐知識的了解和熟悉程度，在材料化學專業人才培養方案中，我們從專業課程中選擇其中6門體現專業特色的課程，組建校企聯合授課模塊，包括“材料測試方法”、“熱工基礎”、“材料工廠設計”、“材料科學新進展”、“材料產品技術概論”、“標準化概論”等。
2.合理構建實踐課程類型
材料化學專業是一個與生產實際聯系非常密切的應用性非常強的專業，在對理論課程整體調整和優化的同時，也必須重視實踐教學課程，以提高學生動手能力以及分析和解決問題的能力。該專業的實踐教學課程主要設置為校內和校外兩個實踐模塊。校內實踐教學模塊主要包括公共實踐必修課、專業基礎實驗課、專業實驗課等。公共實踐必修課主要包括“大學計算機技能訓練”、“軍事理論與訓練”、“素質拓展教育”、“就業實踐”等。專業基礎實驗課主要包括“無機化學實驗”、“分析化學實驗”、“有機化學實驗”、“物理化學實驗”、“化工原理實驗”、“材料測試方法實驗”等。專業實驗課主要有“陶瓷制備與性能實驗”、“化學電源綜合實驗”等。材料化學專業的實驗教學內容要充分考慮其科學性和系統性，既要強化基礎實驗課必須掌握的各項理論知識和基本實踐技能，同時又要多設置一些綜合性實驗和設計性實驗，減小驗證性實驗的比重，鼓勵學生大膽創新，提高學生的綜合設計能力、實踐創新能力以及分析問題與解決問題的能力。校外實踐課程主要包括“校企合作教育（一）”、“校企合作教育（二）”、“校企合作教育（三）”以及“生產實習”等，這些課程的開設可擴大學生的專業知識面，增加實踐技能，同時可將所學專業知識應用到生產崗位，提升學生解決實踐問題的能力，使學生得到系統的工程訓練，成為更符合社會需求的應用型人才。
（三）加強師資隊伍建設
材料化學專業應用性強，與企業生產實踐聯系緊密，因此要培養出高素質的材料化學專業人才，就必須擁有一支高素質的教師隊伍。針對應用型本科院校目前的師資隊伍現狀，有必要重構師資素質，既要重視教師專業理論知識與學術水平的提高，也要注重在新形勢下專業教師創新能力與實踐知識的培養。筆者認為，可從以下幾個方面考慮來加強師資隊伍建設：一是鼓勵教師進修攻讀碩士和博士學位，進一步增強教師專業知識，全面提升教學理論水平和能力;二是加強青年教師的教育教學培訓工作，重點對新進教師進行教學方面的長期培訓，建立考核機制，同時完善老教師指導制度，以幫助青年教師過好教學關;三是確定2―3個專業帶頭人培養對象，通過3年左右時間的培養，遴選出本專業的帶頭人;四是可考慮選擇5―7門專業主干課程進行重點建設，每門主干課程的建設周期為2―3年，加強教學團隊建設，整體提升教師隊伍的專業能力和教學水平;五是鼓勵和遴選專業教師分期分批到相關企事業單位進行短期掛職鍛煉（3―6個月），拓寬教師視野，增強實踐知識與理論知識的結合，使教師的知識結構與能力結構得到進一步調整和充實，從而提高專業教師的實踐動手能力和知識更新能力;六是聘請校外相關企事業單位的“雙師型”人才為專職教師或兼職教師，充實到教學團隊中，參與校內專業人才培養方案制訂、專業課程教學等工作，提高教師實踐能力的整體水平。此外，學校還可定期通過舉辦講座等形式，邀請國內著名高校、科研院所的專家學者以及有實踐經驗的企業老總或者技術開發人員來校講學，讓相關教師能夠更多地了解和熟悉本專業的最新研究進展，及時更新自己的專業理論知識和實踐知識。
（四）改革課程考核評價機制
逐步建立“考核內容綜合化、考核形式多樣化、考核過程全程化”的多元型課程考核模式，以考核方式改革促進教學模式改革。首先，對于“材料科學基礎”、“材料制備原理”、“工程力學”、“化工原理”等專業理論課程，改變期末考試的單一考核方式，可采取課程教學的過程性考核（如增加平時考核、期中考核等方式）和期末考核相結合，實行課程考核方式多樣化;而對于專業性比較強的理論課程（如“復合材料概論”、“材料工廠設計”、“化工制圖”、“專業英語”等），可實行半開卷或開卷考試，在考試內容上盡量多采用綜合性試題來衡量學生對該門課程的掌握程度，側重學生思維能力和專業知識綜合應用能力的考核。其次，對于專業實驗課程（如“無機化學實驗”、“分析化學實驗”、“化工原理實驗”、“材料測試方法實驗”等）的考核，如果單純地以每次實驗報告的成績為依據進行考核，容易出現高分低能現象。可考慮采用平時成績（占30%，包括出勤情況、實驗課堂表現、實驗報告等綜合考評）、期末實驗操作考試（占30%，包括對所隨機抽中的實驗項目的實驗過程熟悉程度、操作規范度、實驗結果等綜合考評）以及期末筆試測試（占40%，包括對平時所有實驗項目內容進行考評）等多樣化考核對學生學習情況進行綜合評價。最后，對“畢業論文”、“校企合作教育”、“生產實習”等實踐課程，要細化考核指標體系，實行實踐課程的全過程考核評價機制，加大平時考核的成績比重，把對學生的平時考核與期末總結性考核有機結合，科學評價該類課程的實際教學效果。
[摘 要]高分子化學實驗是我校材料化學專業學生學習的一門重要的實驗課程，該課程既能使學生進一步理解和掌握理論知識，又能培養學生的動手能力及科研素養。通過讓學生參與實驗的準備工作、實驗設計等活動，對高分子化學實驗教學進行改革，激發學生的學習興趣，提高學生的基本實驗能力。
[關鍵詞]材料化學專業；高分子化學實驗；教學改革
《高分子化學》是有機化學的后續課程，但同時更是高分子材料科學的啟蒙課程，是學生掌握高分子科學基本理論和分析、解決高分子材料加工過程中的問題的基礎課程。考慮到我校材料化學專業的一個重要發展方向是高分子材料， 《高分子化學》被選為材料化學專業的優秀課程。高分子化學是一門以聚合物合成實驗為基礎的課程，聚合物合成實驗教學有別于一般有機化學實驗，但又是以有機化學實驗為基礎，它是培育創業創新人才的一個重要環節，是材料化學專業聯系生產實際的實用性教學。高分子化課程實驗教學相比于理論課程教學更具趣味性、實踐性、復雜性、研究創新性。高分子化學實驗教學在整個高分子化學的教學活動中起著重要的推動作用。
高分子化學實驗教學屬于課程內教學，開設的實驗課程內容中有一部分能夠很好地體現高分子科學的發展成果，學生的實踐與創新能力在某種程度上能得到鍛煉。但是仍然存在相當一部分驗證性、認知性的實驗，而且實驗教學環節依然偏重于理論，注重高分子材料實用性的實驗不多，不利于學生學習有關高分子材料的制備與加工。在學生進行高分子化學實驗過程中，學生一般是按照已有的實驗過程進行實驗。實驗前教師對相關實驗重點、難點、細節等方面進行集中講解，學生只需按照教師提供的實驗過程，即可順利完成實驗。如此實驗教學，不但阻礙了學生發現問題的能力、分析與解決問題的能力以及創業創新意識的提高，還使學生對教師產生依賴，并且抑制了學生的獨立思考及創新能力的挖掘。
我校材料化學專業具有工科特色，和高分子材料專業比，材料化學專業的高分子材料相關課程的課時相對較少，開設《高分子材料化學》（《高分子化學》）、《高分子物理》與《高分子材料加工工藝學》，總共課時不到140學時。如何在有限的時間內，使我校的材料化學專業的學生既能掌握高分子科學的理論基礎知識與學科前沿，又可以激發學生學習高分子材料的興趣，是一個非常值得探討的問題。
一、分配學生參與教師的前期實驗工作
前期實驗工作是實驗順利進行的前提條件。相比基礎課程中的無機、有機化學實驗，高分子化學實驗有更多的實驗前期工作需要準備，包括檢修與調試反應儀器裝置、玻璃器皿的清洗、配制溶液（如提純單體、引發劑）等。粘附在玻璃儀器上的聚合物難以清除，學生在清洗玻璃儀器等設備的過程中，既懂得實驗的成功來之不易，又能初步掌握聚合物的溶解性質。如聚苯乙烯單體中一般要加入微量的對苯二酚等阻聚劑，以避免溶液在儲存、運輸的過程中發生聚合（變質）。所以為了使實驗順利進行，縮短反應時間，開始實驗前，在教師的指導下學生采用減壓蒸餾的方法對單體（加入阻聚劑）進行提純。這樣，學生既加深了對阻聚劑阻聚原理的理解，又掌握了減壓蒸餾的操作方法。通過積極參與實驗前的準備工作，學生懂得實驗的成功不僅取決于實驗過程，而且與實驗前期工作密切相關，從而更加重視實驗教學過程。更重要的是，通過參與教師實驗前期工作的準備，加深了對課堂理論知識的理解，熟悉蒸餾、重結晶等提純化學物質的方法。
二、設計能激發學生學習興趣的實驗
調動學生學習主動性的一個重要舉措是激發學生的學習興趣。要激發學生的學習興趣，設計的實驗最好是學生既熟悉又陌生的內容。如尼龍66的制備實驗，尼龍繩、尼龍襪子等，生活中很常見，但是如何在實驗中采用己二酰氯與己二胺的界面縮聚來制備學生卻不清楚，這勢必將大大提高學生主動參與實驗的興趣。而且實驗裝置相對簡單，一個燒杯即可完成。當學生將有機相與水相混合后，在兩相界面馬上就能看到一層聚合物薄膜的生成，而且該層薄膜拉出之后，又立即生成新的聚合物薄膜，可以連續不斷地拉出，形成纖維狀物質。實驗操作不復雜，成功率高，過程新穎，操作明了，學生學習的積極性高。
三、注重開設實用、應用型實驗
高分子化學實驗教學為學生的創業、創新意識的培養提供了良好的環境條件，尤其是一些能結合實際生活的應用型高分子材料的制備，能使學生體會到高分子化學實驗的實用價值，有利于激發學生走向的創業、創新。如在“聚丙烯酸型高吸水性樹脂的制備”實驗中，高吸水性樹脂可用于日常生活用品如尿不濕等，由于該產物的實用性強，一方面可以提高學生動手實驗的積極性；另外一方面也使學生深刻認識到高分子材料是一個與人們的日常生產生活息息相關的學科方向。類似的高分子材料還有粘接劑、涂料等，這些實驗的開出將會使學生對未來從事該行業的信心倍增。
四、適當設計綜合型實驗
教材內高分子化學實驗大多數是認知和驗證型實驗，學生只需要按實驗參考書的步驟操作基本就能完成。如此實驗雖然可以使學生的動手能力得到一定程度的提高，卻不能使學生的綜合能力、分析和解決問題的能力、創新的能力等方面得到合適的鍛煉。綜合型實驗是內容和步驟較為復雜的實驗，其中包含多個的知識點和基本實驗操作，需要結合多方面的理論知識和技能，才能夠順利完成。綜合型實驗既能夠訓練學生綜合運用所學理論和實踐的技能，又能培養和提高其發現問題、分析問題、解決問題的能力。在綜合型實驗訓練過程中，學生主動思考，敢于提出問題、分析問題和解決問題，學生的科學思考和創新意識獲得很大的提升。
五、開設研究型實驗
學生經過綜合型實驗的基本訓練后，實驗理論知識和專業實驗技能都有了一定程度的提高。為了使學生了解高分子科學學科前沿、激發學生創業創新的動機，教師允許學生采取自愿組合的方式組成若干個科研興趣小組。通過查閱文獻資料，小組討論提出實驗方案，并與指導老師討論方案的可行性，最后開展實驗。結束時，上交實驗記錄由指導教師批閱給出評價，并討論實驗的得失。整個過程中，要求學生提交文獻綜述、可行性方案、實驗報告或科研論文，鍛煉寫作科研論文的能力。顯然研究型實驗需要教師付出更多的勞動，為學生創造一個獨立完成、接近實際科學研究的環境。研究型實驗有利于提升學生分析問題、解決問題、獨立工作、團隊精神及創業創新等方面的綜合能力。
六、改革實驗成績的考核方式
一個好的實驗成績考核方式要能夠反映學生在實驗教學過程中各個環節的表現。僅憑一份實驗報告來評定學生的成績是遠遠不夠的，學生在預習實驗、搭建裝置、清洗儀器設備、打掃衛生等方面的工作都將得不到很好的體現，缺乏客觀性和公正性。因此，可以借鑒無機、有機化學實驗的考核方式，將實驗成績的評定方式細化：平時實驗成績60分，包括書寫預習10分、統一服裝5分、裝置搭建10分、規范操作10分、衛生情況5分和提交報告20分；期末實驗操作考試40分（隨機抽取）。將實驗成績的評定標準在開課前公布，使學生不得不復習鞏固所有開設的實驗，從而達到熟練掌握各項實驗技能的教學目標。
七、結束語
高分子材料作為我校材料化學專業一個重要的培養方向，《高分子化學》成為材料化學專業的優秀課程，直接影響《高分子物理》《高分子材料加工工藝學》等后續課程的學習。我校材料化學教研室已通過對高分子化學實驗教學的改革，在激發學生學習高分子化學科學的興趣，提高學生的實踐技能、創新能力和創業意識等方面有所收獲。2015年3月5日，全國人民代表大會第十二屆第三次會議開幕，國務院總理同志在作政府工作報告中提及 “大眾創業、萬眾創新”。今后，我們將秉成這一新理念，繼續深入研究與探索，使高分子化學教學不斷適應社會發展的要求，為培育更多材料化學領域的優秀人才做不懈的努力。
【摘 要】利用量子化學半經驗方法可以研究電致發光材料的電子機構、幾何構型、光譜性質等等。可為電致發光材料的合成和選用提供諸多指導性建議。本文通過對最近量子化學在電致發光材料合成和分析的應用類文章進行了歸納總結，粗略地說明了量子化學在電致發光材料合成中所起的作用。
【關鍵詞】量子化學；電致發光材料；合成
0 引言
有機及配合物電致發光（EL）和非線性光學材料在高新技術中的廣泛應用，受到人們的關注并得到積極的研究[1-3]。近30年來，隨著量子化學計算方法和分子模擬技術、以及計算機技術的飛速發展，對材料科學的發展產生了深刻影響。利用量子化學計算方法方法研究EL材料的電子結構和光譜性質，以全自由度優化幾何結構為基礎，計算化合物的電子光譜。對研究此類材料的性質及合成有指導性意義計算結果是實驗結果基本吻合。本文主要介紹量子化學在EL材料研究中的應用及進展。
1 量子化學研究EL材料的方法及原理
就量子化學的幾種計算方法來看，從頭算法雖然有嚴謹的理論支持，能得到較好的計算結果，但是當遇到諸如酶、聚合物、蛋白質等大分子體系時，計算很耗時，其計算代價無法承受[4]。為了在計算時間和計算精度上找到一個平衡點。采用量子化學半經驗方法AMI進行了理論計算包括構型優化、振動分析電子光譜計算。科學家們以從頭算法為基礎，忽略一些計算量極大，但是對結果影響極小的積分，或者引用一些來自實驗的參數，從而近似求解薛定諤方程，就誕生了半經驗算法。如：AM1，PM3，MNDO，CNDO，ZDO 等[5，6]。目前，對多類EL材料的研究大部分都是基于量子化學的半經驗方法。
2 光譜性能的量子化學半經驗計算
EL材料的發光顏色與材料的熒光光譜有密切的關系，熒光即是電子由第一激發單重態躍遷回基態所產生的降級輻射。目前對光譜性能的量子化學計算多半基于量子化學半經驗方法PM3和AM1，先對化合物的幾何構型進行了全參數優化， 得到其穩定構型，再進行振動分析，在此基礎上利用單激發態組態相互作用方法（CIS）計算它們的電子光譜。
比如蘇宇，廖顯威[7]等人采用量子化學半經驗方法PM3對三種黃酮類化合物的熒光光譜進行了理論研究。對各化合物優化后的構型作了振動分析，均未出現虛頻率。在此基礎上，采用單激發組態相互作用方法（CIS） 計算熒光光譜，所有計算結果與實驗值基本吻合。廖顯威，李來才[8]采用單激發組態相互作用（CIS）方法，分別計算了4 種稠環芳烴的電子光譜，選了801個組態進行計算，所得結果與實驗值基本吻合。他們還對幾種含氮芳烴化合物有機EL材料，對FL-4、 FL-7、FL-10 和FL-12的光譜進行研究，計算結果與實驗值基本相符合。薛照明，張宣軍[9]等用PM3/SCI方法計算了三個分子的電子吸收光譜，測定了三個分子的電子吸收光譜和熒光光譜（DMF溶液）。結果表明理論計算值與實驗值相當吻合。高洪澤，石紹慶等利用量子化學半經驗AM1及INDO/SCI方法研究了B與8-羥基喹啉的螯合（LiBq4）的電子結構和光譜性質，計算得到基態到各激發態的垂直躍遷能和振子強度，獲得電子光譜。分析出由于配體中苯酚環、吡啶環對不同前線軌道的貢獻不一樣，所以在吡啶環和苯酚環上引入取代基會對光譜發生影響，為分子設計提供理論指導。
3 量子化學對EL材料結構的分析
結構與性能的關系一直是量子化學的主要研究領域，它涉及的范圍非常廣泛，從無機小分子、有機分子到高聚物和生物大分子，從人為設計的理想模型分子到實用的藥物分子和材料分子等[10]。通過結構與性能的研究，人們可以逐類地對一些化學現象進行統一的解釋，得出一般性的規律，進而預言一新的化學事實，指導設計新的實驗。目前國際上關心的課題主要有：重要新型無機分子、有機分子和原子簇化合物的化學鍵本質的研究；重金屬、稀土元素化合物的成鍵規律；（半）導體材料、磁性材料、光電材料等。
高洪澤，石紹慶[11]等通過量子化學半經驗方法研究了藍色有機薄膜電致發光材料LiBq4 電子結構，國外研究人員在這方面已做了不少努力，合成了很多類型的藍色發光材料并且制備了相關器件[12-15]，但多數都沒有獲得突出的結果。由于LiBq4體系相對分子質量較大，迄今未見有對其進行理論研究的報道.他們通過計算結果表明，各個喹啉環基本保持各自的面共軛結構。計算得到的穩定幾何結構和的主要鍵長。為探討其發光機理及B和Li 元素在其中所起的作用及M ―N鍵的共價性、離子性對發光的影響，為進一步探索合成與設計具有優良性能的藍色發光材料提供理論依據和指導。
4 振動分析
判斷分子是否處于穩定構型的一個重要方法是看它的振動光譜是否出現虛頻率[16]。劉芳玲，張紅梅[17]等對萘及其鹵代化合物在B3LYP /6-31G水平下優化了4種化合物的幾何構型， 在振動分析中，其振動光譜均未出現虛頻率， 說明構型優化基本合理性。
5 前景與展望
近些年來雖然量子化學在研究和分析EL材料方面，解釋了一些實驗現象，揭示了不少前期未被理解的機理，甚至預期了一些結構性能關系。但量子化學的應用遠不止這些。隨著量子化學理論不斷發展和應用領域的逐漸拓寬，研究方法的不斷創新，今后將對電致發光材料的合成和選擇提供更好的理論依據和指導。將量子化學與EL材料的性質分析結合起來，才能更好的選擇EL材料的構成，合成性能更好的EL材料。
[摘 要]目前我國國家經濟發展迅速，隨之，化學化工的發展在科學領域也呈現出強勁勢頭，化學化工材料憑借自己獨特的優勢不僅在工業生產中得到了廣泛的應用，在人們的日常生活中也可以隨處可見化學化工材料的身影。化學化工材料已經在各個領域范圍內受到了人們的認可，化工材料的應用技術也日新月異，呈現出迅猛的趨勢。隨著化學化工材料的蓬勃發展，在科學領域不斷出現新的學科和新的概念。本文就化學化工材料的應用技術研究為大家進行闡述。
[關鍵詞]化工材料 科學技術 應用
隨著化學化工產業的不斷發展，各個行業對化學化工材料的應用也有了更為廣泛的要求，如何在傳統產業鏈中謀求創新和突破，也成為了化學化工應用技術發展的主要方向，目前，現代建筑業以及新型農業現代產業都對化學化工材料提出了綠色環保的要求。那么化學化工材料在現代建筑業以及新型農業現代產業中的應用具體情況是怎樣的呢，現在本文一一闡述。
一、化學化工材料在現代建筑業上的應用
從2008年北京成功舉辦奧運會開始，世界開始進一步矚目中國，同時，綠色化工材料也被人們更為廣泛的認同。從某個意義上來說，綠色奧運的北京奧運會環保理念，拉開了綠色化工材料在我國建筑行業的應用新紀元。雖然奧運會短暫的過去了，但是綠色化學化工材料在我國的應用還有廣闊的市場。
奧運會以來，在“水立方”等奧運場館中采用的零揮發性有機化合物和低揮發性有機化合物水性涂料更為廣泛的在現代建筑業中得到應用。其中水性聚氨酯涂料有著粘合持久、無污染、干燥快的性質，維護起來也更為容易，同時，水性聚氨酯涂料還具有阻燃性，防火性能首屈一指。在“鳥巢”鋼結構中使用的氟碳涂料，也是值得現代建筑業關注的化學化工材料的一種綠色涂料。它不但耐溶劑、耐候，還有耐酸堿性的優勢。并且其涂刷后性質高度穩定，無害無毒，是當之無愧的“涂料之王”。
談到化學化工材料在現代建筑業上的應用，不得不說的就是隔熱保溫材料。像“鳥巢”建筑過程中采用的聚氨酯硬泡材料，其具有保溫節能、防止噪音和綠色環保的功能。是現代建筑業中不可或缺的化工材料之一。同樣，在奧運場館座椅上采用的聚丙烯材料，具有阻燃和耐候的特性，同樣可以實現回收再次利用。還有值得關注的膜材料。在“水立方“建筑上廣泛使用的新型化學化工材料：乙稀-四氟乙烯共聚物。它主要用于膜材料，有著節能、保溫隔溫、自我清潔的功能。在控制溫度方面，其節能效果更為顯著，曾為“水立方”節省百分之三十的電能。對于新型建筑產業來說有突破性的建樹。
應該說，化學化工材料的應用滲透到了整個現代建筑行業，在綠色環保節能創新方面給現代建筑業帶來了新的春天。
二、化學化工材料在新型農業現代產業中的應用
隨著社會經濟的發展，人們在消費農產品時不再單單重視產品的質量和價格，而是更加注重對品味、特色和安全保健等感性的因素。因此，為了適應這一要求，新型農業應運而生，要想滿足新型農業的要求，就要求化學化工材料在微生物肥和生物農藥研發上進一步發展。然而農業生產并不是一朝一夕的事，也并不是滿足了一代人就可以了，它是關系著我們下一代的發展問題。所以，持續性、發展性以及可循環性就成為了新型農業發展的一個重要特性。而要想能持續發展，與自然和諧共存，就需要化學化工材料應用技術著眼長遠，從可持續發展角度進行應用和推廣。
傳統農藥的害處不言而喻，因此綠色農藥在新型農業中的應用就越來越為重要。“十一五”以來，加強環境保護成為新的主要目標之一。大力發展“安全、低毒、高效”的環保型農藥，保持生態平衡，保障農業產品安全環保成為國家以及人民對農業的更新要求。從而，有機農藥應運而生。有機農藥中重要的一種腐殖酸類的農藥作用更為突出，一方面，腐殖酸類農藥產自大自然，并沒有傳統農藥的毒副作用。同時，大自然有豐富無窮的資源，使得有機農藥豐富廣泛，是可持續發展的前提之一。另一方面，此類有機農藥的經濟效益可觀，又無毒無害，所以深受現代農業好評。是發展前景大好的新型農藥之一。
當然，要想農作物增產豐收，還需要一些促進農作物生產效率的有機農藥。而這些增效方法可分為物理增效、化學增效、生物增效以及綜合增效四類。物理增效，就是不改變農作物的分子，在農作物的細胞間進行各種性能的增效和提升。主要改善農作物的細胞通透性、滲透性和表面活性和粘著性等。化學增效，就是在分子間進行組合和作用，以達到改善農作物的生長形態的方法。生物增效，就是利用生物酶在農作物之間進行調整，進而增加農作物的生長效率。而綜合增效就是利用以上各種方法，在不同要求下使用兩個以上的增效方法對農作物進行增效生長，以達到增產增收的效果。
隨著化學化工材料的不斷發展，人們也在嘗試將化學化工材料應用到生物菌劑中。在生物菌劑的應用構成中，研究在實驗室內取得了較為明顯的效果，但是當將這些研究完成的生物菌劑應用到農業生產的農田中，還是遇到了一些問題，因為農田環境對生物菌群的發展環境有所破壞，使得菌劑不能發揮在實驗室中的效果。然而，當將化學化工材料與生物菌劑經過合理配比后，再應用到農業生產中，我們可喜的發現了生物菌劑的完美優勢，從而完成了生物菌劑與化學化工材料的完美組合，對控制土壤中的農作物病原菌起到了顯著的作用。
我國針對現代農業對農藥的要求，通過農藥企業在技術上進行創新和改革，以達到農業企業發展多元化。這也要求化學化工材料應用技術得到更為多元化以及多方面更為全面的研究，尤其是在現代農產品的生產方面，對化學化工材料的應用技術也要求更為系統和全面的研究和發展。現在，國家對農業化工材料應用和建筑化工材料應用越來越為重視，經過文章的深入分析，希望能對我國化學化工材料的應用和發展起到積極的影響。雖然現在我國的農藥生產已經有了一百萬噸的突破，但還是不能滿足現代農業產業的需求，同時，進出口業務的發展，也使得化學化工材料的應用技術優勢更為突出，在平穩中促進全國乃至全球化工化學材料的全面發展。
三、結語
在現代建筑業和新型農業的發展過程中，新型創新性化學化工材料得到了廣泛的應用和重視，當然，在全球經濟不斷升溫的今天，只著眼眼前的化學化工材料應用技術是遠遠不夠的，我們還要不斷的研究和實驗，使化學化工材料的應用技術更為全面和多元化，應用到生產生活的各個領域，從而給我們的日常生活帶來更為專業、健康的產品和服務。相信只要通過不斷的追求和謹慎的研究，化學化工材料的應用技術一定會得到進一步的完善和升華。
作者簡介
李俊鬧（1994.1），女，云南昆明人，中南民族大學化學與材料科學學院2012級本科生，材料化學專業
摘 要： 通過水熱法合成并使納米粒子附著在表面，形成復合光催化劑，通過兩種半導體材料之間的相互協同作用，提高復合材料的光催化性能及其光致穩定性。并通過XRD、TEM、XPS、FT-IR等表征方法對光催化劑進行分析；在可見光下以RhB （羅丹明B）和MB（亞甲基藍）為目標污染物，高壓汞燈為光源，評估復合光催化劑的性能，并運用XRD、紅外、DRS等表征了其結構特征。通過實驗可使學生初步了解納米材料的基本知識，常用的表征分析方法，以及環境污染物降解處理方法。實驗內容涵蓋材料化學、環境化學、無機材料合成、儀器分析、光催化性能測試等方面。實驗內容設置有助于培養學生的科研創造能力。
關鍵詞： 環境化學 污染學習降解
隨著全球對環境問題關注程度的日益提高，對從事環境研究人才的要求越來越高。 為了適應社會及經濟發展的需求，培養理論實踐相統一的應用復合型人才，要特別加強與重視實驗教學。環境化學實驗設計應反映新的科研成果，以提高學生的創新能力和科研能力，旨在使學生在實驗教學中得到更好的綜合能力訓練。
近年來，半導體光催化技術在凈化環境污染物領域的研究得到了廣泛關注。因其獨特的半導體能帶結構和化學熱穩定性，作為一種非金屬型可見光光催化劑被應用于光催化領域，包括光解水制取氫氣、光催化降解環境有機污染物和光催化合成等，引起國內外學者的廣泛關注[1-2]。不僅廉價易得，而且其化學組成和能帶結構可調控，因此成為光催化材料研究領域研究的熱點。但是，單體材料仍然存在缺陷，為解決該問題，本文采用的復合改善單體的光催化性能。
1.實驗部分
1. 1 試劑和儀器
2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪、三聚氰胺、乙腈、釩酸鈉、硝酸銀和亞甲基藍（MB） （國藥集團化學試劑有限公司）；電子分析天平（北京賽多利斯儀器有限公司）；Avatar360型FI-IR 光譜儀（美國Nicolet 公司）；紫外可見分光光度計（島津 UV-2450）；X射線粉末衍射儀（D/max2500PC）。
1.2 光催化劑的制備
g-C3N4的合成： 稱取一定量的2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪和乙腈放入反應釜中攪拌，然后加入三聚氰胺攪拌。將反應釜置于140℃烘箱中反應，反應結束后，反應釜自然冷卻至室溫。溶液離心分離，蒸餾水洗滌，干燥，所得粉末即為。
的合成： 將含有的水溶液超聲后加入于25℃下攪拌。將準備好的NaVO?12HO水溶液逐滴加入上述溶液。攪拌反應后，溶液離心分離，蒸餾水洗滌，60℃干燥，所得粉末即。
1. 3 光催化降解實驗方法
在可見光照射下，30℃條件下測量光催化材料的光催化性能。反應光源為模擬太陽光燈源。實驗中，將光催化劑和MB （10 mg/L）或者RhB （10 mg/L）水溶液加入光催化反應玻璃瓶中，并通過循環水冷卻消除熱催化的影響。在光照之前，先將懸浮液在暗處磁力攪拌1 h，使MB （或RhB）染料與光催化劑混合均勻，達到物理吸附平衡。在光反應過程中，MB （或RhB）光催化劑溶液連續磁力攪拌，每5 min （或15 min）取懸浮液，離心去除光催化劑粒子，取上清液測試。使用島津UV-2450分光光度計，通過測定最大吸收波長確定其濃度，MB （或RhB）的最大吸收波為664 nm （或553 nm）。根據朗伯-比爾定律，溶液的吸光度與濃度成正比，因此可用吸光度代替濃度計算去除率，以此為MB溶液的去除率。計算公式：降解率=（1-）×100%=（1-）×100%，其中C、C分別為光催化降解前后的濃度，A、A分別是降解前后的吸光度值。
2. 結果與討論
經過XRD、IR、DRS表征發現，合成的為。光催化活性考察表明合成的具有較高的光催化降解活性。
學生在本實驗過程中可以學習光催化劑的合成方法，鞏固掌握稱量固體、液體量取、催化劑洗滌等基本化學實驗操作技能，并學習紫外可見分光光度計、紅外光譜和DRS的操作方法。學習標準曲線建立的方法。材料的光催化活性最好，光照90 min后RhB的去除率達到85%，光催化降解速率常數最大，說明的存在能夠顯著提升基體的光催化降解性能。
3.結語
光催化技術已經在制氫、還原，污染物降解等多個領域具有廣泛應用。半導體光催化劑是目前應用廣泛的環境和能源保護功能性材料之一。本實驗可以讓學生了解環境污染物控制的新方法，使學生扎實環境化學基礎知識的同時，能關注環境領域科技前沿信息， 將最新的科技知識融入基礎知識學習中，提高自身的專業技能。
摘 要：材料是社會現代化的物質基礎與向導，是一切科學和技術發展必不可少的基石，是人類社會進步的里程碑。而材料化學是材料化學專業的基礎課程和主干課程，是由材料科學與化學兩大類學科交叉形成的。本文通過分析材料化學教學中存在的問題，針對材料科學學科特征和研究內容、任務，探討了材料化學教學的改革趨勢，希望能夠提高材料化學教學質量，提高學生綜合素質。
關鍵詞：材料化學；教學問題；改革趨勢
材料化學是材料化學專業的一門基礎課程以及主干課程，是在化學學科、材料科學的相互交叉、滲透的過程中，形成、發展起來的，屬于新興的交叉、邊緣學科。我們所采用的材料化學課程包括了晶體學基礎、金屬材料、有機高分子材料等等內容。材料化學的課程目的是為了使學生具有初步分析、解決材料中的化學問題的能力，通過該課程的學習，使學生熟悉材料的合成方法、表征手段，使學生掌握材料結構的基礎理論，熟悉材料應用領域中的一系列知識，掌握材料性質與結構的關系等。并且為了培養學生的創新能力，通過對材料化學課程的系統學習，能夠提高學生的綜合素質。
1 材料化學教學中存在的問題
隨著新材料、新技術、新理論等的出現，材料化學的快速發展要求教材不斷更新，材料科學具有了新的生命力和發展前景。材料科學與工程技術日益融合，材料科學研究已經深入到源自尺度，發生了深刻的變化，并開拓了新的研究領域，如：微納結構材料等等。并且材料化學是一門實踐性很強的學科，作為教材，在日新月異發展的同時，需要具備基礎性、前沿性和應用性特征。但是目前，教材對學科的原理、規律等難以闡明，缺乏較強的理化基礎，根本無法適應學科的發展變化。一些大學畢業生就算具備很好的理論基礎，也缺乏適應能力，后勁不足的缺點。對于材料化學研究的目的來說，教材具備應用型能夠學以致用，目的明確；而教材具備前沿性，能夠有利于學生較快地適應日后的科研工作，能夠恰當地反映材料科學發展。隨著科技的不斷發展，新型材料的研發已經成了高科技中作為活躍的部分，從實驗開發到工業應用，材料研究的周期大大縮短，因此，在材料化學的教材中，需要有意識的突出這一特征。另外，材料化學學科發展實踐短，研究范圍廣，是一門新興學科，課程參考教學資料少，存在本學科中的新理論、新技術不能及時充實到教材中的現象，對教材編著人員素質要求高，因此，材料化學課程教學內容要體現出與時俱進的理念，要進行很好的選取、改革和優化。
2 材料化學教學內容的改革趨勢
2.1 材料化學課程教學內容的選取
在內容選取上，材料化學課程教學內容要根據兩條原則。首先，材料化學課程教學的目標是“加強基礎、突出應用、提高素質”，因此，要根據材料化學課程的研究內容和課程特征，處理好與其他學科的關系，材料化學專業的材料化學課程強調基礎理論，適當地介紹一些傳統材料，適當地加入一些內容，如：晶體理論、能帶理論、熱力學基礎、金屬結構近似模型等等。其中晶體理論包括晶體缺陷、X射線衍射基本原理、晶體結構對稱性等等，不能有物沒有理論，也不能有理論沒有物理，并且還要適當的介紹一些新型功能材料結構、使用性能等。同時，還要突出其基礎理論性，要與金屬材料、高分子材料、無機非金屬材料等聯系起來又區別開來，突出材料合成條件、結構性能的關系。其次，要根據學校學科特點，遵循教學內容的選取原則，如：整體優化、精選內容、跟蹤前沿等，根據教師的特長及科研成果，體現出課程內容的前沿性，實現課程內容的廣度和深度，力求能夠反映出當代材料化學新成就、新工藝等，讓學生充分了解到材料化學發展趨勢，如：納米材料、能源材料等新材料，擴大學生的視野，培養學生的學習興趣。
2.2 選取與優化材料化學課程內容的要求
首先，要了解化學在材料科學總的地位，熟悉材料化學的定義、材料類型、材料應用，了解與材料科學有關的期刊，了解新型材料的制備方法、功能、用途。材料化學結構理論要求掌握晶體結構的周期性、對稱性概念與性質，主要包括點陣理論和晶體結構、原子結構等。要求要了解常見的對稱元素系、瘋子的幾何構型等等，熟悉金屬、離子化合物晶體，了解群的定義，常見分子點群，了解描述晶體結構的表達方法，掌握金屬鍵能帶理論、金屬單質結構的近似模型，了解晶體學語言轉變為化學語言等的方法，熟悉分子之間作用力等，了解不同化學元素等對材料性能的影響，了解不同材料的本質區別。材料化學合成原理與技術，要掌握材料制備技術，如：無定型材料的制備和晶體材料的制備等，熟悉無機材料制備基礎理論，如：化學熱力學、動力學等，熟悉高分析材料合成原理與方法。如：自由基聚合、高分子化學反應等。并且要熟悉晶體X射線衍射原理等等。其次，要加深理解各種傳統材料結構決定性能的觀點，熟悉幾類重要材料，如：玻璃與陶瓷、聚合物等。另外，要熟悉納米材料概念、技術等應用前景，了解光學功能材料、電性能材料等。
2.3 材料化學課程教學內容選取措施
一為了幫助學生順利抵學習材料化學的基本原理，要重視由表入里、由淺入深的認知過程，處理好材料結構與性能、宏觀與微觀的關系。
二為了貫徹少而精、精而新、新而優的原則，在講解課程基礎知識的同時，要注重理論的連貫性，注意適當穿插新的研究成果，處理好課程內容更新與精選、更新與基礎的關系，拓寬學生的知識面，注重其他課程和學科的滲透、促進作用。
三為了鞏固學生學到的知識，要充分發揮例題習題的作用，使學生運用所學的知識去分析、解決問題。加強學生的練習，拓展并深化對基本概念、原理的理解，檢查學生對課程內容的理解和掌握程度，提高其分析問題和解決問題的能力。
四為了訓練學生演繹法和歸納法兩種思維方式，要重視演繹法和歸納法的學習、運用，為化學理論提供一種思維體制，總結更新知識，培養學生觀察、分析、推理等能力。
五為了提高學生的創新意識和綜合素質，要注重理論聯系實際，注重實驗技能的訓練，處理好理論教學與實驗內容的關系，通過實驗教學加深對原理的理解。
摘要：關于建筑裝飾裝修材料有害物限量，我國雖制定了系列標準及規范，但目前市場上的產品仍是魚龍混雜，一般消費者很難鑒別這些材料或物品的環保程度，導致一些高污染的裝飾裝修材料、物品進入家庭，引發室內空氣污染問題，危害居住者健康。
關鍵詞：建筑裝修；室內裝修；室內污染；防治對策
一、建筑裝修工程施工過程的特點
建筑裝修工程指的是通過相應的施工操作，在原有的建筑物主體上添加一層裝修層，實現建筑物的美觀和整潔，提高建筑物業主的居住環境質量。在建筑裝修工程施工過程之中，其主要是依托于建筑物的承重墻等結構主體的支持才能夠進行相關的裝修操作。而在裝修的過程中，所使用的漆料和木板由于經過了相應的化學加工處理，很有可能含有甲醛等對人體有危害的氣體，可能對人民群眾的身體造成危害，在加工的過程之中，也有可能或產生粉塵，影響到人民群眾的身體健康。
在建筑裝修工程施工過程之中，由于建筑物的施工環境限制，整個建筑裝修工程施工只能在一個有限的建筑物空間之內進行，這就很有可能發生建筑裝修工程施工和其他建筑物施工過程的平行交叉施工，這就導致在建筑裝修工程施工過程中會產生一些不安全的因素，導致一些質量問題的產生。與此同時，由于建筑物業主的具體要求不盡相同，這也就導致進行裝修使用的過程中所要進行施工操作也不盡相同。除此之外，進行建筑裝修工程施工的材料的類別也很多，這些材料所蘊含的各種物質可能造成對建筑物內部的污染的效果也各不相同，其可能含有的污染物的種類就具有甲醛、粉塵等物質。具體的說，就是在進行建筑裝修工程施工的時候，建筑團隊要選取不同的施工工藝來進行施工，在保證建筑物室內美觀的基礎上，保證室內的環境不受污染。
二、建筑裝修材料中主要污染物及影響因素
1、涂料
目前室內裝飾裝修主要用到的有衛生間或陽臺的防水涂料、內墻涂料和木器涂料。一般廚衛用的防水涂料主要兩大類：聚氨酯類防水涂料和聚合物水泥基防水涂料，早期的聚氨酯類防水涂料因含有煤焦油或瀝青，屬于嚴重污染環境損害健康的產品，已經被淘汰，此外，聚氨酯防水涂料普遍使用的交聯劑是莫卡（MOCA），也屬于可疑致癌物，目前使用的新型聚氨酯類防水涂料為水固化型聚氨酯防水涂料以水為固化擴鏈劑，不需交聯劑莫卡（MOCA），而且不含苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯酯等有害有毒溶劑，屬于環保產品。另外，內墻涂料中以合成樹脂乳膠漆為主，屬水性涂料，內墻膩子的主要成分也屬于無機成分，健康危害風險較低，但鑒于市場中很多淘汰工藝或禁用產品的盛行，需注意以下幾點：第一、合成樹脂乳膠漆屬水性涂料，雖然環保性較溶劑型涂料高，但乳膠漆的添加助劑較多，注意表面活性劑、成膜助劑、防霉殺菌劑、防凍劑中是否含有禁用物質（烷基酚類、乙二醇醚和乙二醇酯、乙二醇）或強溶劑等；第二、內墻膩子主要為無機成分，嚴禁添加建筑膠（107、108、801、901膠水），以免帶來化學污染；第三、防水涂料中目前使用的濕氣固化聚氨酯防水涂料和聚合物水泥基防水涂料屬環保型產品，嚴禁使用含煤焦油或含瀝青的聚氨酯涂料。
2、膠黏劑
與涂料組成類似，膠黏劑也是以高分子材料為主料，配合各種固化劑、增塑劑、填料、溶劑、防腐劑、穩定劑和偶聯劑等助劑配制而成。高分子材料有熱塑性樹脂、熱固性樹脂、合成橡膠、天然高分子物質等；溶劑有脂肪烴、酯類、醇類、酮類、鹵代烴類、醚類等；增塑劑用的較多的是鄰苯二甲酸酯類；固化劑種類有脂肪族多胺、芳香族多胺、芳環脂肪族多胺、脂環族多胺、低分子聚酰胺、有機酸酐、咪唑類等；顏填料則包括氧化鐵紅、氧化鐵黃、云母氧化鐵、三氧化二鉻等。根據膠粘劑的原料組成，造成室內污染的成分主要來源于溶劑中的揮發性有機化合物、有毒固化劑與增塑劑以及其他助劑等。
3、氨氣
氨氣是室內裝修污染的污染源之一，是一種具有強烈刺激性氣味的氣體。建筑物的混凝土外加劑會造成氨氣污染，有的建筑單位為了縮短工期，使用了高堿混凝土，這些混凝土中含有大量的氨類物質，隨著環境溫度、濕度等的變化，這些物質會還原成氨氣，并從墻體中緩慢釋放，進而造成室內空氣中氨的濃度不斷增高。氨氣對人體的主要危害在于它會削弱人體的免疫能力。氨氣被人體吸入后，會與人體血液中的血紅蛋白結合，進而破壞血紅蛋白的輸氧功能，長期大量吸入氨氣會出現流淚、咽疼、聲音嘶啞、咳嗽、痰中帶血、胸悶和呼吸困難等一系列呼吸道疾病。
三、室內建筑裝修危害的防止
1、嚴控建筑裝修工程施工材料質量
施工團隊在引進施工材料的時候，要仔細地審查材料的性能，并根據工程的具體需要進行裝修材料的選取工作。因為，只有保證了建筑裝修工程施工材料質量滿足相應的質量檢驗標準，才能夠保證建筑材料之中所蘊含的的有毒害物質的組分控制在一定的范圍內，才能夠保證建筑裝修工程的室內環境控制達到相應的水平。需要通過這樣的方式，以有效地保證建筑裝修工程的室內環境。但是，截止目前為止，我國還沒有形成一個監督管理嚴格，價格符合統一標準的建筑材料市場，這就導致很多質量并不符合國家相關規定的材料的流入。這就需要建筑團隊組織相關的專業技術人員，進行對建筑材料的嚴格檢查，確保建筑裝修工程施工過程之中使用的建筑材料都是性價比高、綠色無污染、符合可持續發展原則的建筑裝修施工材料。具體地來說，就要求施工團隊仔細審查建筑裝修材料的規格性能、建筑裝修材料的環保性能。針對目前越來越嚴重的環境污染問題，建筑團隊在進行建筑材料選取的時候，必須嚴格遵守《民用建筑室內環境污染控制規范》的相關規定，使用綠色無污染的建筑物裝修材料。在建筑裝修工程施工過程之中，如果建筑團隊想要更改施工的建筑裝修材料，必須要申報監督管理部門，經過認可之后才能夠更改建筑裝修施工材料。
2、簡化裝修模式，增添綠色植物
家居裝修應以實用、簡約為主，過度裝修會引發污染的“疊加效應”。綠色植物可起到凈化室內空氣的作用，比如蘆薈、常春藤、龍舌蘭、月季和玫瑰等，這些植物可吸收室內裝修產生的有害物質。
3、進行必要的室內環境檢測和空氣處理
室內污染，其實是化學污染，所以，不能簡單地憑氣味感覺來判斷，必須借助于專業設備由專業人員進行分析處理。裝修后的房屋不要急于入住，應該先找室內環境監測部門進行檢測，聽取專家的意見，選擇合適的入住時間。
4、建立健全相關的法律法規
通過立法的方式可使室內裝修污染物的防治控制有法可依、有章可循。應從源頭抓起，政府部門要加強裝飾、裝修材料質量標準的細化工作，各級質量技術監督部門應將建筑材料的環保性能作為一項重要內容，并加對大建筑材料違法行為的懲處力度。各級的工商、質量技術管理監督部門應加大聯合執法的力度，在流通領域開展有效的監督管理。
結束語
室內裝修造成的室內空氣污染及其防治措施是一個常新的研究課題，室內裝飾污染的防治應以事前控制為主，事后處理為輔，雙管并重，雙管齊下。通過施工團隊和質量監督單位的共同努力，實現建筑裝修環境的有效提升，保證人民群眾不受裝修污染的干擾。
[摘 要]采用紅外光譜、氣質聯用儀對一種涂料的化學成分進行檢測分析，對涂料的紅外光譜進行解析、綜合定性，并用氣質聯用數據進行驗證，確定出涂料的溶劑及基料。
[關鍵詞]涂料；溶劑；紅外光譜；氣質聯用；分析
隨著現代生活水平的不斷提高，對居室進行不同程度的裝修在城市居民中已成為一種趨勢。在裝修中必然要用到大量的油漆和涂料，由此帶來的室內空氣污染問題也日益突出，尤其是涂料中揮發性有機化合物在室內不斷釋放，會引起不良建筑物綜合征，其對健康的影響已引起了人們的極大關注。揮發性有機化合物主要存在于涂料的溶劑中，因此關注涂料溶劑成分就顯得勢在必行。
1 實驗部分
1.1 實驗儀器、設備及溶劑
分析采用Bruker公司的TENSOR27傅立葉變換紅外光譜儀；HP6890GC-5975BMS型氣相色譜-質譜聯用儀（Angilent公司）；上海安亭科學儀器廠80-28型離心機；甲醇：天津市科密歐化學試劑有限公司，分析純；二甲苯：天津市科密歐化學試劑有限公司，分析純。
1.2 實驗內容
1.2.1溶劑的鑒定
由于樣品是液狀涂料，考慮到其中含有一定量的溶劑或水，先對樣品進行蒸餾，在圓底燒瓶中放入23.0g涂料樣品，采用常壓蒸餾裝置，用電熱套加熱，緩慢升溫，當外部溫度計達到140℃時開始有無色液體餾出，該液體有芳香烴的氣味，蒸餾得到的餾分共重7.3g，計算可知溶劑所占比例為31.7%。
蒸餾出的溶劑先進行有無水測試，結果顯示溶劑中不含水。將溶劑的原樣涂在干凈、平整、透明的NaCl晶片上，做紅外光譜，如圖1所示。
圖1所示的紅外光譜反映該溶劑是一個混合溶劑，3030cm-1和1606cm-1分別為苯環的C-H伸縮振動和C=C伸縮振動，說明有芳香烴化合物；1377cm-1是-CH3對稱變形震動峰，是-CH3的特征吸收峰，900～650cm-1有芳基的3種取代類型的數據，說明溶劑中可能含有領、間及對位3種二甲苯。1241cm-1為羰基的伸縮振動峰，說明溶劑中可能含有酸類或脂類。
為了證實溶劑的成分，采用GC-MS分析方法進行驗證。GC條件：IIP-5MS5%PhenglMethySikloxane型彈性石英毛細管柱（30.0m×250um×0.25um），模式為恒定流量，初始流量為0.8ml/min，額定初始壓力為55.227KPa，平均速率為34cm/sec，分流進樣，分流比為125：1，分流流量81.1ml/min，進樣口溫度230℃。升溫程序：初始溫度40℃，保持2min，以2℃/min升至50℃，保持3min，再以2℃/min升至75℃，保持3min，再以2℃/min升至100℃，保持3min。進樣量0.2ul。MS條件：EI源，離子源溫度230℃；接口溫度280℃；電子能量69.922EV；倍增器電壓1152V；四級桿溫度150℃；溶劑延遲0min；掃描范圍30～400amu。按照上述實驗方法對樣品進行分析，獲得了涂料溶劑成分的總離子流圖，如圖2所示。通過G1701BA化學工作站數據處理，檢索NIST05譜庫，確定樣品的組成；采用面積歸一化法計算出各組分的相對百分含量。
經NIST05普庫檢索，共鑒定出6種化合物，結果見表1。GC-MS分析結果證實溶劑系統由甲苯、二甲苯、乙苯、乙酸丁酯等組成，證實了紅外光譜圖的分析結果。
1.2.2成膜物的鑒定
在離心管中裝入涂料約1g，用二甲苯溶解，溶解的涂料做離心分離，將第一次離心得到的上層清液倒入干凈的錐形瓶中待用。取下層渾濁液用二甲苯洗滌重復離心6～8次，始終無沉淀出現，說明該涂料無無機涂料，開始的渾濁為未溶解的涂料樣品。將錐形瓶中的上層清液在紅外燈下濃縮至少量，用甲醇做沉淀劑，得到成膜物的沉淀，過濾，洗滌，將沉淀烘干至恒重，稱量得到0.58g。計算得成膜物的質量分數58%。將烘干的成膜物做紅外光譜圖，如圖3.該譜圖與紅外標準圖對照[4]，可知該成分為短油醇酸樹脂。1730cm-1、1602cm-1、1581cm-1、1283cm-1和741cm-1為醇酸樹脂的特征吸收峰，其中1602-1和1581cm-1為弱的雙吸收峰。
由此粗略判斷該涂料為醇酸樹脂涂料，但考慮到氨基樹脂（由尿素或三聚氰胺與醛縮聚而成）和醇酸樹脂可以混合成氨基樹脂涂料，檢查譜圖中并無氨基樹脂的特征值1552cm-1和815cm-1及908cm-1或849cm-1或826cm-1[5]，所以可以判斷該涂料為醇酸樹脂涂料。
2 結論
該醇酸涂料的成膜物為短油醇酸樹脂，溶劑為甲苯、二甲苯及乙苯等毒性較大的揮發性化合物。揮發性有機化合物（volatileorganiccompoubds，VOC）常見的有脂肪烴混合物、萜烯類、芳香烴類、醇類、酮類、醚類、醚醇類等，是造成室內空氣污染的主要原因之一。有機溶劑大多揮發性有機化合物，裝飾裝修材料中的有機溶劑揮發到空氣中污染空氣后，可直接對人體造成各種嚴重損害，甚至中毒死亡。該涂料中的揮發性VOC比重較大不能用于室內裝修。
[摘 要]采用高溫固相法合成了鋰離子電池正極材料LiMn2O4，并采用溶膠凝膠法在其表面進行了CeO2包覆。用XRD、SEM和循環測試分別對包覆后粉體的晶體結構、形貌和電化學性能進行了研究。結果表明：通過LiMn2O4表面包覆CeO2，其電化學性能得到顯著提高。綜合分析，當LiMn2O4表面包覆CeO2為3.0%時，其綜合電化學性能最優，首次放電容量可達120.9mAh/g，在20周循環后容量保持率仍為94.0%。
[關鍵詞]鋰離子電池；正極材料；CeO2包覆；LiMn2O4；性能
0 引言
目前對于尖晶石型LiMn2O4作為鋰離子電池正極材料的研究較多，主要因為其具有無毒、價格低廉、安全性高等特點。但是尖晶石型LiMn2O4在充放電過程中會發生錳在電解液中的溶解[1]，造成在反復的充放電過程中有明顯的容量衰減現象，大大降低了電池的比容量及循環壽命。國內外研究表明，表面包覆可以有效地改善鋰離子電池正極材料的性能。當前，包覆物質主要有C、CaF2、TiO2、Al2O3、Li3PO4[2～5]等。本文通過CeO2表面包覆LiMn2O4，研究不同CeO2包覆量LiMn2O4的結構、形貌、包覆量及電化學性能，分析不同CeO2包覆量LiMn2O4的循環性能。
1 實驗
1.1 CeO2改性LiMn2O4的合成
采用高溫固相法合成LiMn2O4，將摩爾比為1.05：4的Li2CO3（分析純）和電解MnO2（分析純）混合均勻，在800℃條件溫度下保溫9小時，冷卻到室溫，得到LiMn2O4正極材料。用合成的LiMn2O4正極材料作為包覆目標，Ce（NO3）2?6H2O（分析純）為包覆原料，制備包覆量為1.0%，3.0%，5.0% CeO2的正極材料。分別取計量比的Ce（NO3）2?6H2O溶于去離子水中，攪拌溶解后，加入一定量的檸檬酸溶解。再取2.0g的LiMn2O4加入到混合溶液中，在75～85℃下攪拌至水分蒸發呈凝膠狀。將凝膠在100℃下真空干燥8h，再在750℃下熱處理6h，得到包覆量為1.0%，3.0%，5.0% CeO2的LiMn2O4正極材料。
1.2 電池制備
將制備的正極材料與乙炔黑、聚四氟乙烯按70：15：15的物質量比均勻混合，配制成鋰離子電池的正極，用鋰片做負極， 隔膜為Celgard 2300，采用1mol/L的LiClO4/PC（碳酸丙烯酯）+DMC（碳酸二甲酯）+EMC（碳酸甲乙酯）（體積比為1：1：1）做為電解液，在德國M.Braun公司生產的LAB Master氬氣手套箱內組裝成雙電極試驗模擬電池。
1.3 材料結構分析及電化學性能測試
采用日本理學D max-RD12kw旋轉陽極衍射儀進行XRD分析材料的微觀結構，測試條件：CuKα輻射，40kV管電壓，100mA管電流，掃速為8°/min；采用JSM-6390LA掃描電子顯微鏡分析材料形貌。電池組裝完畢靜置放置10h后，在室溫下，采用CT2001A Land電池測試儀進行恒流充放電測試。以0.1C倍率進行恒流充放電測試，充放電區間為2.8～4.4V。
2 結論分析
2.1 LiMn2O4/ CeO2正極材料結構
由圖1可知，當CeO2包覆量達到3.0%后，LiMn2O4的XRD圖譜出現了CeO2的雜峰；隨著包覆量達到3.0%，該衍射峰變得更強。但包覆后，LiMn2O4的晶格常數并沒有明顯的變化，說明CeO2在LiMn2O4顆粒表面是作為一個獨立相存在的。
通過未包覆和包覆3.0%CeO2的LiMn2O4的SEM圖可知，采用高溫固相合成法制備的LiMn2O4顆粒尺寸主要在2～6μm之間，而包覆3.0%CeO2的LiMn2O4顆粒尺寸主要集中在3～5μm之間，其均勻度明顯優于未包覆的LiMn2O4，有益于鋰離子的脫嵌。未包覆材料的LiMn2O4單晶顆粒形成完整，單個顆粒呈現立方結構；表面包覆3.0%CeO2的LiMn2O4，樣品顆粒均勻性較好，表面較為光滑，顆粒之間存在明顯的邊界，沒有較大的團聚現象發生。
2.2 電化學性能
圖2是包覆0、1.0%、3.0%、5.0% CeO2的LiMn2O4在室溫條件下的首次充放電曲線。從圖中可以看出，未包覆的LiMn2O4首次放電容量為125.0mAh/g，比包覆CeO2的LiMn2O4首次放電容量要高，這可能是包覆后材料未完全活化的原因。隨著CeO2包覆量的增加，材料的首次放電容量有所減小，但減小幅度不大。當CeO2的包覆量為3.0%時，其首次放電容量顯著減小。
圖3是包覆0、1.0%、3.0%、5.0%CeO2的LiMn2O4在0.1C放電倍率下的循環性能。從圖中可以看出，在室溫下充放電20周后，未包覆的LiMn2O4容量衰減最快，為初始容量的81.3%。當CeO2包覆量從0增加到3.0%時，LiMn2O4的放電容量降低的幅度較小，但循環能力明顯提高。當包覆量為3.0%時，其具有最佳的電化學性能，首次放電容量可達到120.9mAh/g，循環20周后容量保持率可達到94.0%。盡管包覆量為5.0%的試樣也表現出較好的循環能力，但包覆較多的CeO2使得離子通過CeO2和LiMn2O4界面的阻力增大，使得其放電容量較低。綜合考慮，CeO2最佳的包覆量為3.0%。
3 結論
（1）隨著CeO2包覆量的增加，LiMn2O4的放電容量雖逐漸降低，但幅度較小，其循環能力明顯提高，說明LiMn2O4表面包覆CeO2可顯著提高它的電化學性能。
（2）綜合考慮不同CeO2包覆量LiMn2O4的首次放電容量和循環性能，當CeO2表面包覆量為3.0%時，其具有最優的電化學性能，首次放電容量可達121.1mAh/g，在20周循環后容量保持率仍為94.0%。
作者簡介：呂斌（1987―― ），男，陜西咸陽，助理工程師，主要從事鋰離子電池正極材料研究。
[摘 要]金屬材料化學成分的含量及形態決定著金屬的性能，準確分析金屬材料的化學成分對鑒別材料性能及用途起著重要作用。利用傳統化學法進行成分分析存在著過程復雜、效率低下的缺點，本文主要介紹紫外可見分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、原子發射光譜法、X射線熒光光譜法等常見儀器分析方法在金屬材料化學成分分析中的應用。
[關鍵詞]金屬材料，化學成本，儀器分析
金屬材料的化學成分是決定材料性能和質量的重要因素，現行國家、行業標準對絕大多數的金屬材料都規定了其必須保證的化學成分，有的甚至作為質量、品種的指標。金屬材料的化學成分分析依據分析原理和分析條件不同，分為化學法和儀器法。化學法主要根據金屬成分的化學反應來確定金屬材料的組成成分，這種方法能夠準確定性及定量分析金屬化學成分，但存在著試劑消耗量大、過程復雜、效率低下的缺點。儀器分析法則根據元素的的光學、電學等化學性質，利用分析設備為依托，準確快速地實現成分分析。隨著儀器分析學科的發展和越來越多先進分析設備的問世，紫外可見分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、原子發射光譜法以及X射線熒光光譜法等儀器分析方法在金屬材料分析領域應用越來越成熟。
一、 紫外可見分光光度法
分光光度法的原理是利用重金屬與顯色劑發生絡合反應，生成有色的分子團，反應后溶液的顏色深淺與濃度成正比。在特定的波長下與標準樣品比色檢測。目前分光光度分析主要有兩種，一種是利用物質本身對紫外及可見光的吸收進行測定，另一種是生成有色化合物，即“顯色”，然后測定。雖然不少無機離子在紫外和可見區都有吸收，但因一般強度較弱，所以直接用于分析的較少。加入顯色劑使待測物轉化為紫外和可見光區有吸收的化合物來進行光度測定，是目前金屬材料分光光度分析方法最廣泛的手段。通過分光光度法，可測定金屬材料中的Mn、P、Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、V、Al、W、Nb、Mg等化學成分。與傳統化學法相比，紫外可見分光光度法具有靈敏度高，儀器設備操作簡單，操作便捷、快速的有點，能夠廣泛應用在各種金屬材料的化學成分分析中，但是相比較于化學法以及其他儀器分析方法，存在著樣品需要顯色處理、準確度不高的不足。
二、 原子吸收光譜法
原子吸收光譜法是20世紀50年代創立起來的一種新型儀器分析方法，依據金屬材料中被分析的目標元素能夠吸收特定波長的特征譜線，根據特定元素對光吸收量的多少從而利用朗博比爾定律去進行定量分析，實現金屬材料中元素含量的分析。該種方法能夠實現金屬材料中70多種微量元素的成分分析。分析靈敏度根據原子化方式的不同有所不同，火焰原子吸收光譜法測定的金屬材料相對靈敏度為1.0×10-8～1.0×10-10g?mL-1，非火焰原子吸收分光光度法的絕對靈敏度為1.0×10-12～1.0×10-14g。原子吸收光譜法作為一種成熟且應用廣泛的分析方法，應用在金屬材料化學分析領域具有不可替代的優點：首先，該方法分析范圍廣，能夠分析金屬材料中70多種主次微含量的元素；其次，原子吸收光譜法采用的是銳線光源，減少了目標元素之外的其他元素光譜干擾，有利于得到更為準確的分析結果，測定微、痕量元素的相對誤差可達0.1%～0.5%，這點在基體復雜的金屬材料分析中尤為明顯；再次，該方法具有良好的穩定性和重現性，精密度好，一般的儀器分析結果相對標準偏差為1%～2%，性能好的儀器可達0.1%～0.5%。第四，該方法分析的速度快，分析一個樣品只需要數十秒至幾分鐘。基于以上優點，該方法已經成為金屬材料化學成分分析的主要手段。但是該法也存在每次測試只能分析一個目標元素，分析多元素時樣品用量大，以及只能分析液體樣品，金屬材料需要化學前處理的不足。
三、原子熒光光譜法
原子熒光光譜法是1964年以后發展起來的，是通過測量待測元素的原子蒸汽在特定頻率能激以下所產生的熒光發射強度，以此來測定待測元素含量的方法。原子熒光主要有5種基本類型：共振熒光、直躍線熒光、階躍線熒光、敏化熒光和多光子熒光。大部分儀器分析工作時使用的是共振熒光因其躍遷的概率最大且普通線光源即可獲得相當高的輻射密度。原子熒光光譜法在金屬材料化學分析中應用最成功的是金屬材料中易形成氣態氫化物的As、Sb、Bi、Se、Ge、Pb、Sn、Te和Hg等8種元素的痕量分析，到20世紀末，又增加了Cd和Zn兩種元素。目前有些國家標準中已經將原子熒光光譜法指定為金屬材料中個別元素分析的標準方法。原子熒光光譜法分析金屬材料，具備以下幾個方面的優點：1、分析元素能夠與可能引起干擾的樣品基體分離，消除干擾；2、與溶液直接噴霧進樣相比，氫化物法能夠將待測元素充分預富集，進樣效率接近100%；3、連續氫化物發生裝置易于實現自動化；4、不同價態的氫化物發生條件不同，可進行金屬材料中痕量元素的價態分析。但是基于原子熒光光譜法的原理，能夠形成氣態氫化物的元素有限，所以原子熒光光譜法僅能夠實現金屬材料中部分元素的分析，而不能實現所有成分元素的測定，存在一定的局限性。
四、原子發射光譜法
原子發射光譜法與原子吸收光譜法相輔相成，是金屬材料中無機元素定性和定量分析的主要手段。分析的原理是依據處于激發態的待測元素原子回到基態時發射的特征譜線，對元素進行定性和定量分析。該方法分析目前最主要的儀器為ICP-AES，此類儀器可實現70多個元素的微量、痕量分析。與原子吸收光譜法不同，使用該儀器分析方法分析金屬材料時，一個樣品一經激發，樣品中各元素都各自發射出其特征譜線，從而可以實現一個金屬材料樣品同時測定其中的多個元素含量。使用原子發射光譜法分析的試樣，大多數不需經過化學處理就可分析，且固體、液體試樣均可直接分析，若用光電直讀光譜儀，還可在幾分鐘內同時做幾十個元素的定量測定。對于批量金屬材料的分析，體現出了快速和樣品使用量較少的優點。原子發射光譜法的儀器大多都具備檢出限低，穩定性及重現性好的優點，但也存在一定的不足，在金屬材料分析中，由于各個元素的發射譜線眾多，各個目標元素有時會出現相互干擾的情況，影響結果準確性；分析金屬材料中主元素含量時，由于含量過高，分析的準確性會變差；該類儀器分析方法，只能分析金屬材料中的元素含量，而不能分析金屬材料中的化合物含量或者元素的形態；雖然缺點明顯，但是原子發射光譜法還是以其無法比擬的優點贏得眾多金屬材料化學成分分析者的歡迎，成為金屬材料化學分析的首選手段。
五、結語
使用儀器分析方法進行金屬材料的化學成分分析，每種方法適用的樣品類型以及分析的目標不一致，優缺點明顯。如何根據金屬材料的性質以及分析的目標選取適當經濟的分析方法，才是做好金屬材料化學分析的關鍵。隨著化學分析技術的進步以及儀器性能的不斷提高，儀器分析手段將會更加廣泛地應用到金屬材料化學分析中。
【摘 要】材料化學是從化學的角度研究金屬、非金屬等多種材料的科學，課程內容涉及面廣。以晶體學為主線的材料化學課程教學，通過對材料結構的解析和比較使學生明確各類材料在合成、性能和應用方面的異同，體現了基礎理論和應用的結合。
【關鍵詞】晶體學；材料化學；課程模塊
現代科學技術賴以發展的各種材料主要以固態形式存在。按照基本粒子排列的有序程度，固態物質可以分為晶態、非晶態和準晶態。鑒于大多數材料只存在于晶態之中且晶態材料具有特殊的規則性，在近代自然科學體系中，通過晶態獲得微觀立體結構信息已成為極其重要的研究渠道。因此，晶體學是材料科學發展的重要支柱。
材料化學是材料科學的重要分支，是一門研究材料的制備、組成、結構、性質及其應用的科學[1-2]。在材料化學的課程學習中，對于材料結構的認識尤為重要[3]。本文結合本科教學實踐，分析了《材料化學》課程的特點和存在的問題，闡述了以晶體學為主線的課程設計及教學方法。
1 《材料化學》課程的特點及存在的問題
首先，《材料化學》是材料類專業的重要專業基礎課，課程內容多，涵蓋了材料的制備、結構、性能及應用。從所涉及的材料來看，包括金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、納米材料、功能材料等。這就要求《材料化學》授課教師的知識面廣，在內容組織上不僅能體現不同材料各自的特點，還要強調它們之間的聯系。
其次，不同于《無機化學》等課程，作為一個較新的學科和課程，《材料化學》不具備經典、權威教材。目前，各大出版社的《材料化學》教材內容各不相同，有些甚至差別較大。此外，新材料的開發、傳統材料的升級一直是研究熱點。因此，材料相關的理論和知識日新月異。如何將新技術、新成果引入到《材料化學》課程中，做到知識與時俱進，是課程教學中面臨的一個重要問題。
2 以晶體學為主線的《材料化學》課程教學
2.1 課程內容模塊化
按照材料化學專業培養目標及山東科技大學人才培養的特點，材料化學課程選用李奇教授編寫的《材料化學》作為教材。根據對本課程的理解，以晶體學基本原理為主線，將課程內容進行模塊化整合，分為背景模塊、晶體學原理模塊、金屬材料模塊、無機非金屬材料模塊、高分子材料模塊和學科前景模塊。
2.2 課程設計及教學方法
背景模塊主要介紹材料化學課程在材料科學中的地位、材料化學課程內容、學習目的及學習方法，結合實際例子（如摔不碎的納米陶瓷刀，“敲不碎、砸不爛”的“玻璃之王”――金屬玻璃等）激發學生對課程的興趣。
晶體學原理模塊中以晶體的周期性和對稱性為教學重點，結合宏觀實例解釋微觀的概念和原理。鑒于晶體學原理模塊內容較為抽象，在教學過程中采用多媒體與模型（主要是球棍模型）相結合的方式，通過對比教學加強學生對基本概念和原理的掌握。從晶體與非晶體的異同入手引出晶體的周期性和對稱性，從晶棱、晶面和晶胞三個層次分析晶體的特點，結合X射線衍射完整講解晶體學知識，引導學生構建完整的晶體學理論框架。
在學習晶體學知識的基礎上，金屬材料模塊、無機非金屬材料模塊和高分子材料模塊分別從三大類材料各自的結構出發結合制備方法引出材料的性能及應用。在金屬材料模塊的教學中，結合前期《無機化學》中有關金屬晶體的知識，引出“等徑圓球密堆積”的模型，從而分析金屬單質一維、二維和三維密堆積的基本形式。為了使學生更好的理解二維密堆積中四面體空隙和八面體空隙的產生，在教學中將學生分成若干小組，每組發放一定數量的乒乓球（代表金屬單質原子），請學生動手排出密堆積的形式。另外，準備已組合好的模型，讓學生從不同角度觀察二維密堆積，查找四面體空隙和八面體空隙的位置。通過二維密堆積的詳細講解和學生的動手組裝，使學生更好的理解密堆積，為后續金屬單質的三維密堆積和合金結構的學習打下良好的基礎。
在金屬材料中除了金屬晶體之外，還涉及到準晶這一特殊的結構。與晶體的長程有序不同，準晶具有長程準周期性平移序和非晶體學旋轉對稱性。這部分的教學中著重強調準晶與晶體在結構上的不同，并由此引出其制備和性能的特殊性。
在無機非金屬材料模塊的教學中，引導學生從比較離子晶體與金屬晶體的結構區別入手，結合球棍模型的組裝，使學生掌握離子晶體結構的解析方法。著重強調離子晶體結構分析中以往學生經常出現的錯誤。例如氯化銫（CsCl）晶體的解析，學生在根據晶體結構示意圖（圖1）進行分析時往往得出其為體心立方結構，但實際上CsCl晶體應該是簡單立方結構。該錯誤的出現是因為學生并未掌握離子晶體結構分析要點。在離子晶體的結構解析中，應首先分析負離子（或正離子）的排列方式，然后查找正離子（或負離子）的位置及其占據的空隙類型，最后分析正負離子的配位數以及每個晶胞中所含正負離子個數。只有按照這樣的分析方式才能正確得出晶體結構。在學生熟悉無機材料典型的晶體結構后，引出無機材料的經典制備方法，并比較各種方法間的差異，由此得出材料的性能和應用。在晶態無機材料的教學中，穿插近代科研中比較熱門的碳材料（如碳納米管、石墨烯等）和分子篩材料，分析這些材料的特殊結構及由此衍生出的特殊性質和應用。例如，分子篩材料特殊的孔道結構使其具有擇形催化性能并在石油化工領域中有著非常重要的應用。
另一方面，在無機非金屬材料中還涉及到非晶態材料。教學過程中通過晶體結構的周期性和對稱性，引出非晶態材料（如玻璃等）的結構特點，注重新興非晶態材料（如金屬玻璃）的合成及性能。
在高分子材料模塊的教學中，引導學生總結高分子與小分子在結構上的差異，引出高分子的晶態、非晶態、液晶態和取向態。結合偏光顯微鏡對球晶的觀察，使學生進一步明確晶態高分子與金屬晶體、離子晶體等的區別。通過高分子材料的晶態沒有小分子完善，而其非晶態的有序性卻高于非晶態小分子，引出高分子材料具有小分子所不具備的特殊性能和應用。
在前景展望模塊，主要從化學的角度針對材料的發展進行分析，使學生認識到材料的特殊魅力。結合材料化學的發展前沿，提高學生對材料學科今后發展趨勢的認識，為學生成為材料專業技術人才奠定堅實的基礎。
3 結語在材料化學課程教學中，以晶體學為主線將金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料串聯在一起。采用比較式教學、多媒體和模型相結合的教學手段，加深學生對材料結構、制備、性能和應用的理解和認識，提升學生分析解決問題的能力。
