材料化学专业“材料物理性能”课程思政的探索和实践

应用技术型高校课程教学以“传道授业”和“立德树人”的协同育人模式为根本目标,因此需要把思政教学元素和社会主义核心价值观“润物细无声”地融入专业课程的教学过程中去。以“材料物理性能”课程为例,对课程思政融入过程中存在的问题进行了总结剖析。在此基础上,探讨分析了该课程关键思政元素发掘和具体思政应用案例,以期为应用技术型高校材料类相关专业课程思政教育的开展提供更多可借鉴的思路和方法。     

不同模板剂对纳米氧化铁形貌及硫化性能的影响

以Fe(NO_3)_3·9H_2O和CO(NH_2)_2为原料,添加不同模板剂,即丙三醇、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和酒石酸,由水热反应制得纯相α-Fe_2O_3。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮吸附(BET)表征手段对产物的物相组成、微观形貌及孔结构进行了分析与对比。结果表明,添加丙三醇、CTAB及酒石酸为模板剂后,分别得到具有棒状、球状及长方体形貌的α-Fe_2O_3。利用微型固定床硫化装置对不同模板剂制备的纳米α-Fe_2O_3分别进行脱除H_2S的实验,结果表明,添加3种模板剂后得到的脱硫剂都具有较高的硫化性能。其中,添加酒石酸得到的α-Fe_2O_3的孔隙结构更加丰富,其硫化性能要优于另外两种,穿透时间可达到350min,硫容为11.5g/100g。本文通过添加不同的模板剂,制备得到了具有不同形貌的脱硫剂活性组分,提高了硫化性能,为实现脱硫剂高效脱硫提供了思路。     

固相反应法制备纳米ZnO及其晶粒生长动力学

以乙酸锌和草酸为原料,采用低热固相化学反应法制备纳米氧化锌的前体,通过微波和马弗炉两种焙烧方式焙烧制备得到纳米氧化锌,考察了焙烧温度和时间对纳米氧化锌粒径的影响。使用透射电镜、热重-差热、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对前体和纳米ZnO进行表征;采用晶粒生长动力学唯象理论计算得出纳米氧化锌在这两种焙烧方式下的晶粒生长动力学规律。结果表明,前体为ZnC2O4?2H2O,随着焙烧温度的提高,纳米氧化锌晶粒迅速长大,在相同焙烧温度和时间下,微波焙烧氧化锌的晶粒尺寸要明显大于常规焙烧方式。微波焙烧和常规焙烧下氧化锌的晶粒生长平均动力学指数分别是6.114和6.858,晶粒生长的平均活化能分别为70.67 kJ/mol和52.13 kJ/mol。     

钠离子电池锡基负极材料研究进展

锡基材料作为钠离子电池的负极材料具有较高的理论比容量,成为钠离子电池负极材料的研究重点。然而,锡基负极材料在钠离子嵌入和脱出过程中有巨大的体积变化,导致较差的电池循环性能。简要介绍了锡基纳米复合材料作为钠离子电池负极材料的研究进展。阐述了不同形貌的锡基氧化物和硫化物复合材料的制备方法及其电化学性能,并讨论了该电极材料面临的问题以及主要解决措施等。     

微波法制备纳米铁酸锌及其晶粒生长动力学

纳米铁酸锌广泛应用于催化和材料领域,为了避免传统焙烧法高耗能的缺点,本实验选用高效微波法制备纳米铁酸锌,并与常规焙烧进行对比,研究了铁酸锌晶粒生长动力学。采用FTIR、XRD和SEM对样品进行表征。结果表明,相同焙烧温度和焙烧时间下,微波法制备的铁酸锌比常规制备的样品结晶度高,颗粒大小更均匀。通过谢乐公式计算不同温度下铁酸锌粒径得出,焙烧温度低于500℃时,焙烧方式对铁酸锌粒径影响较大;纳米铁酸锌晶粒生长动力学研究显示,微波焙烧时晶粒的平均生长指数为9.66,低于常规焙烧生长指数(10.6),表明微波焙烧时晶粒的平均生长速率较高,有利于晶粒生长;同时,微波晶粒生长平均活化能为122.1kJ/mol,远低于常规焙烧平均活化能(179.4kJ/mol),说明微波可以降低晶粒生长活化能,且微波的“非热效应”影响晶粒的生长。     

火焰法制备CNTs基复合材料及其应用研究进展

火焰法制备CNTs及其复合材料具有可连续操作、成本低廉等优势，是一种极具应用潜力的制备技术。然而，火焰环境的复杂性造成产品结构和组成难以精确控制，在实际应用时不利于产品性能的调控和提升。本文首先介绍了火焰法的基本构型(扩散火焰和预混合火焰)，并结合燃料、催化剂和制备CNTs的结构说明了不同火焰法工艺的特点。随后简要说明了火焰环境中CNTs生长的一般过程，即吸附-扩散-沉积过程，结合这一基本过程介绍了顶部/底部生长机理、颗粒接触生长机理和异形(螺旋状、竹节状、空心/实心结构、分支结构等) CNTs的生长机理。在全面总结火焰法制备CNTs基复合材料在储能、催化、光热转化等领域应用的基础上，指出现有火焰法制备工艺存在可控性差、产品组成复杂等问题，在实际应用时不利于相关性能的调控。在未来研究中，持续改进和优化火焰法工艺，如采用混合式制备工艺或构建分段式燃烧器构型，对于提高工艺过程可控性并实现产品组成和结构的调控具有积极作用。