摘要：材料化学工程在新材料的开发、材料技术的改进以及技术的工业化普及过程中都具有非常重要的作用，且有着非常大的研究价值，其研究前景十分广阔，已经成为国内外的研究热点之一。
关键词： 材料化学 化学 化学论文
1材料化学工程的概述
材料化学工程是由化学工程学科和材料学科交叉渗透所形成的一门分支学科,其研究方向主要有两个：一是以新材料为基础，不断发展反应过程的反应技术，比如吸附过程、膜过程、催化过程等。该方向主要是通过材料的特征将其分离并进行反应，其目的是揭示材料微观结构中物质进行传递和反应机理，进而总结出适用于材料设计和反应过程优化的理论方法和工艺技术。二是在材料制备的过程中，用化学工程的理论方法解决所遇到的关键问题,比如如何运用微结构的性能关系来实现对材料微观结构和性能的控制,从而完成从材料制备到定向制备的转化。新材料的开发是材料化学工程发展的关键和先导，直接可以衡量出国家的材料化学发达与否，因此，开发新材料对于材料化学工程的发展至关重要。材料化学包括陶瓷材料、聚合物材料、磁性材料、化学传感材料、电子材料、超硬材料、无机非金属材料、催化和吸附材料和薄膜材料等，这些材料很大程度上丰富了材料化学工程的领域，对其发展做出重要贡献。
2新材料的开发
我国在新材料的开发领域取得了很多亮点，这些新材料的开发成为分离和反应过程的重要基石。一些研究所和大学正在开发一种非晶态的金催化材料,这种材料很有发展前途，因为它具有非常明显的催化特性，而且其催化活性还具有特殊的选择性，具有显著的催化活性和特殊的选择性。对这种材料进行流程综合和技术集成，可以有助于我国新型石油化工技术的构建。石油化工科学研究院也开发出一种新型的钛硅分子筛催化材料，这种材料具有定向氧化催化作用，可以实现“原子经济”，使“零排放”工艺成为可能，而且也具备工业化生产的可能性。而在新材料的分离技术方面,我国也取得了很大的进步，其中南京工业大学发展了以陶瓷膜材料为原料的新单元技术,同时加强了对集成单元技术的开发,这些研究不仅使我国陶瓷技术更加趋于成熟，而且还形成了陶瓷膜新产业,为我国带来巨大的社会和经济效益。
3材料化学工程技术的进展
材料化学主要是对产品微结构进行调控，其主要手段是在加工材料时，将化学方法引入进去，这样我们就可以通过宏观条件来调控产品的微观结构，从而为材料的加工和制备提供理论和技术指导。因此，化学工程技术的改进将直接促进材料化学工程的发展。我国在化学工程技术改进方面已经取得了非常大的进展。清华大学在碳纳米粉体材料的制备过程中,引入了传统的流化床技术，大大降低了生产成本，从而使此生产技术可以用于工业化生产，带来巨大的经济效益。北京化工大学则用超重力场技术来放大纳米材料生产过程中的形貌控制问题,这样就可以通过调节超重力场的强度来调节和改变产品的粒径,。通过这种方法，我国已经成功制备出碳酸钡、碳酸、碳酸锂、氢氧化铝和碳酸锶等纳米粉体,并且形成了工业化生产的技术体系，为我国带来巨大的经济效益。
4展望
材料化学工程作为一门交叉学科，不仅促进了材料工业的发展，而且也丰富了传统化学工程学科的内容，因此，具有非常重大的研究意义。我国材料化学工程的研究已经取得很多可喜的成就，很多成果在世界上都位于领先水平。但是，材料化学工程中仍然有很多问题需要我们解决，因此，我们需要再接再厉，争取使材料化学工程的研究更加深入，使其更好地为人类服务。
5结语
材料化学工程在新材料的开发、材料技术的改进以及技术的工业化普及过程中都具有非常重要的作用，且有着非常大的研究价值，其研究前景十分广阔，已经成为国内外的研究热点之一。本文主要分析了材料化学的研究现状，并结合新材料的开发和技术制备两方面，阐述了我国取得的巨大进展和成就，希望可以看到更多研究成果的出现，以促进我国材料化学的发展，为我国创造更多的效益。
作者：刘玉琴单位：浑江区东兴街道办事处
1铁的相图图
与图1不同，铁有三种固态，分别是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe为密排面心立方结构，α-Fe和δ-Fe为体心立方结构。并且，图2中有三个三相点，分别为气-液-δ-Fe；气-γ-Fe-δ-Fe和气-γ-Fe-α-Fe。通常情况下，Fe是磁性的α-Fe，组织类型有铁素体、珠光体和贝氏体等；通过成分和工艺控制常温下可得到γ-Fe，如奥氏体不锈钢304、310等。Fe的p-T相图的讲解，增强学生识别单组分相图的能力。课堂上通过工业生产实例，加深了同学们对Fe的认识；并建立了物理化学相图知识与学生专业—金属材料之间的联系。解决学生“材料专业为什么学物理化学？”的困惑。
2两组分液态完全互溶系统的相图
虽然二组分系统的气—液平衡相图依据组分在液态的互溶情况各有其特点，但液态完全互溶系统构成了这部分内容的学习基础[4]。对于这种相图，我们除了让学生掌握相图中各相区的组成、相态和杠杆规则外，还注重让学生学习气相线和液相线的绘制方法和细节信息。其绘制过程如图3所示，先配制不同比例的二组分混合物，再升高温度测试混合物的熔点，通过描点—连线得到相图。从而培养学生设计实验绘制相图读取相图细节信息的全面能力。通过学习绘制相图，可使学生对相图的全部信息有较深刻的认识、理解及较好的运用。为了便于学生掌握此类相图及其应用，在教学中我们通过物相点随温度的变化的实例，讲解其液相与气相及组成在该过程的演变情况。重点分析了第一个气泡点产生的压力、组成及最后一滴混合液消失的压力、组成，以及其逆过程这一难点。并将相图理论与工业精馏装置联系起来，激发学生对该部分内容的学习兴趣。
3具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图
具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图，是学生学习中最难掌握的内容。我们通过讲解物相点的降温过程的物相变化和步冷曲线的绘制，并借助动画展示具体过程，使该部分内容更加形象和生动，便于理解和掌握。同时，提高了学生的学习兴趣和动手能力。
4相图在金属材料中的应用
4.1在金属材料设计中的应用在工业生产和科研实践涉及到的金属材料通常为多组分的平衡系统，所以其相图更为复杂。为了得到材料的拟服役性能，需要对材料进行设计和加工。相图在材料设计中起着至关重要的作用，例如，在设计奥氏体不锈钢时，为了得到单一奥氏体组织，需扩大相图中奥氏体区，使其在冷却过程中不发生γ-Feα-Fe的转变。根据相图，改变系统的组成，增加稳定奥氏体元素，如Ni、C等是最常用的方法。当然，为了系统的平衡，其他元素也需做相应的改变。应用相图时，为了提高设计组织的准确性，需要考虑平衡相图与实际相图的差别。
4.2在金属材料加工中的应用在金属材料的热加工过程中，随着加工温度的不同，其物相也发生相应的变化。可通过控制轧制参数和冷却过程，改变材料的相变温度和组织类型，得到高性能的金属材料。例如，在钢铁生产中，热轧钢板控制轧制与控制冷却(TMCP)工艺，通过加大压下量增加累积位错，为相变过程提供更多的高能量相变形核点，以得到细小晶粒组织，提高钢的强韧性。通过控制冷却速率，可改变相变后的组织形态，在650℃以上发生相变得到珠光体和铁素体组织，在450~600℃区间主要得到贝氏体组织的钢材，在更低温度下发生相变得到马氏体组织，不同的组织赋予材料的不同的性能[5]。4.3在金属热处理中的应用相图不仅在金属材料的设计和加工中具有指导下作用，而且在材料的热处理过程中也具有重要的应用价值。例如，在金属材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火过程主要是控制冷却速率，使相变温度发生在较低温度区，得到低温转变组织。正火温度需在γ-Fe相区，需要根据相图和化学成分判断其奥氏体化温度，从而确定正火的加热温度。严格的说，确定热处理的升温速率和降温速率也需要参考相应的相图。通过相图在金属材料领域的应用的介绍，学生对本专业和学习物理化学的重要性均有了清晰的认识，他们的学习积极性也显著提高。
5结语
相图在金属材料领域中起着非常重要的作用，本文将日常生活、作者在钢厂的工作经历、科研实践及相关相图知识链接至课堂，通过提出问题，实例讲解和动画演示等多种形式组织教学，建立金属材料专业与物理化学相图之间的内部联系，便于金属材料专业的学生掌握较广阔、深入的物理化学知识，以期为学生正确理解和应用相图提供指导。
作者：孙红英 李占君 单位：安阳工学院 机械工程学院
1改变课程考核评价体系，注重实验过程考核
在无机化学实验教学考核的过程中，仅凭实验报告成绩和期末考试成绩，不能准确地衡量学生的实际实验能力。为了科学地评估学生的实验能力，需要优化传统的实验课程考核体系，建立全面的无机化学实验综合考核办法。将学生的课程成绩分为实验过程成绩、实验报告成绩、实验理论考试成绩，单项成绩不合格，则总成绩不合格。这种考核方式促使学生认真地对待每个实验环节，有效地提高了学生的综合实验素养。实验过程成绩是教师在指导学生实验过程中，根据学生实际操作情况给出的评价;实验报告成绩主要是根据学生的预习实验报告和实验报告书写、数据处理及分析等来评判;在实验理论考试中，除了常见考题外，还结合材料化学专业特点，增加了实验方案设计等考核内容，突出了综合实验能力和创新能力的考核，促进学生实验能力的全面发展。
2创建适合材料化学专业发展需求的无机化学实验教学模式
进入21世纪以来，材料科学发展愈加迅速，新材料、新技术、新产品不断问世，与此相适应，对材料化学人才培养也提出了新的要求。材料化学专业无机化学实验授课模式必需紧跟时展步伐，及时调整课程结构与内容，引入学科发展的最新成果，介绍学科内容中的多种学术观点及学术背景和发展动态，开阔学生学术视野，提高学生的学习兴趣。教无定法，教要得法。要使课程教学生动活泼，教师必须不断更新教学内容，创新教学方法与手段，增强课程教学的趣味性，促使学生积极参与，在实验中勤于动手、动脑，实现教师教学方式和学生学习方法的转变。
2.1采用多媒体辅助教学和建设实验教学网络平台
多媒体教学是利用多媒体软件对文本、声音、图像、图形、动画等信息进行处理，教师配合多媒体放映进行讲解，将教学内容用特技方法显现出来，能充分创造一个有声有色、图文并茂、生动直观的教学环境，从视觉、听觉等多方面给学生留下深刻印象。无机化学实验教学可以采用多媒体(视频)教学，它不仅教学信息量大，而且可以非常直观地演示实验操作和过程。随着现代科学技术的发展，有些实验可以采用多媒体技术进行辅助教学，如基本操作单元、仪器的使用等。这些实验项目信息量大，操作细节多，仅靠教师在课堂教学有限的时间内进行演示和讲解往往是不够的，而且总有学生没有注意到一些具体操作细节，因此，可以将这些实验演示制成多媒体课件或视频资料，放在课程网络平台上，学生可以不受时间、空间的限制，反复观看，自主地开展预习、复习。这样不仅增强了课堂教学的可视性，而且增加了教师演示的可再现性，延长了学生的学习时间，从而有益于提高学生操作的规范性，使实验教学得到延伸。
2.2将生产生活实例和教师科研项目引入实验教学课堂
不同专业对无机化学实验教学的要求是不一样的。我院材料化学专业的培养目标是培养具备材料化学相关的基本理论知识和基本技能的应用型高级专门人才。因此，学生必须掌握物质的结构与性质、性能的关系，这需要在教学中注意教学内容的层次性。在无机化学实验教学中，我们尽可能选择与专业相关的真实实验课题和实验样品，将生产生活实例引入实验课堂，营造实战氛围，做到知识性、实用性、趣味性的统一。同时，我们还选取了一些与生活息息相关的实验，如锂离子电池正极材料的制备、胶囊壳中铬含量测定等，这样的实验学生感兴趣，实验热情高，有助于学生综合能力的培养。为了进一步提高实验课堂教学质量，我们还在课堂教学中引入教师最新科研课题成果，使实验教学更加贴近科研实际，既丰富了实验教学内容，又增加了实验教学的先进性、新颖性，在加深学生对所学知识的理解和实验技能的熟悉时，还能培养他们的科研兴趣，提高理论联系实际的能力，对科研工作产生感性认识。
2.3实施开放性实验教学
在传统的无机化学实验教学中，学生往往处于被动地位，教师处于主动地位。从实验项目选择、实验方案选择、实验仪器与试剂选择，都由实验老师预先完成。在这种照方抓药的实验教学模式中，学生往往兴趣不高，应付了事。在优化实验教学内容结构的前提下，实行开放式实验教学模式，可以提高学生实验兴趣，强化教学效果。在学生自主的基础上，利用学生课余自由时间开放实验室，对于实验技能较差的同学，让他加强基本操作单元和基本技能的练习。在学生较好地掌握实验基本操作技能后，可以让学生自主选择一些设计型、综合型、应用型实验。在教师的指导下，学生独立设计实验方案，独立完成实验，并认真进行总结，以全面锻炼学生的实验能力和提高综合素质。
3结语
为了适应地方工科院校工程应用型人才培养的要求，无机化学实验教学改革一直在讨论和进行中。我们根据我院材料化学专业人才培养方案，对目前无机化学实验教学内容、教学方法和教学手段及考核方式等方面进行了改革，以全面培养学生的工程应用能力，适应经济社会发展对人才的要求。通过几年来的教学实践与探索，我们已初步建立一套具有可操作性的无机化学实验教学方法与体系，使学生在实际操作能力、实验方案设计、求真务实的实验态度、分析问题和解决问题的能力及创新能力培养等方面得到了良好的锻炼。
作者：李谷才 单位：湖南工程学院化学化工学院
1“两平台双能力”体系的内涵
基于中国计量学院材料化学专业的教育实践，在分析目前及今后本专业的社会需求和用人单位对材料类专业学生素质、能力等人才规格要求的基础上，对照政府和社会加快教学改革、提高高等教育质量的迫切希望，我们充分认识到实践和创新是专业人才培养的核心，决定共同搭建分院专业培养学习能力的课程教学与培养实践能力的生产实验(校内综合性实验、自主创新型实验、模拟实验及校外实习等)两大平台，作为学生能力培养的有效载体。通过这两个平台的搭建，把材料专业学生培养为适应社会发展的应用型人才，提升学生的学习能力、适应能力、知识应用能力和专业发展能力。
2教学平台建设及管理体制
自主学习是新课程改革大力倡导的重要学习方式。学院以“厚基础、宽口径、重能力”的指导思想，遵循认知规律，遵照由提高动手能力到培养创新思维的宗旨，对原有教学课程体系进行了改革。除课堂正常教学外，搭建专业教学课程平台，实现教学课程资源网络化，促进学生独立自主学习习惯的养成和能力的提高。通过BB平台的课程建设，实现专业教学课程资源网络化。现在中国计量学院材料科学与工程学院推出了多门重点建设课程，例如《应用电化学》《材料表面处理》等，教师在充分掌握学生学习情况的基础上，针对大多数同学，课上按教学大纲讲授基本要求范围内的内容；对于能够进行更深度学习、对课程某方面需要进行知识面扩展的学生，在网络教学平台上呈现更多的学习资料、相关文献、实验视频、应用软件、学习网站等，方便他们自主学习、加深知识理解；最终针对学生个体差异，实现分层次教学，促进学生学习能力提高及知识的巩固。教学网络平台的所有课程，将对本专业所有学生公开，方便他们对教学资源的获取及问题反馈。
3实验平台建设及优化
大学本科教育中，实践科研反哺理论教学是重要研究课题之一。学生只有通过充分的实验及实践，才能更有效率地促进理论知识学习，提高教学改革效果。目前，主要在以下方面进行了实验平台的搭建及完善。
3.1实验内容的改革
首先，改变传统专业实验课程设置依附于理论课体系的横向模式，超越单门课程的范围，建立实验课程之间的系统联系，在原有实验课程的基础上设立相对独立的纵向联系的课程，形成纵横交叉的网状专业实验课课程体系，实现专业实验课程之间的纵向联系和贯通。其次，改变实验教学由单一课程和学生班级为单位的组织形式，形成交叉型的教学指导团队和兴趣型的学生学习团队。最后，根据实验教学内容，重新确定了基础实验、设计性实验、综合性实验、设计研究型实验4个层次结构。重点开发了几个培养学生综合设计能力和创新能力的实验，以及培养学生综合应用现论和方法的实验。在实验教学内容改革中，减少了验证性、分析性实验项目，增加了设计性、综合性、创新性实验项目。
3.2依据功能实验室条件，实现资源共享
高校科研平台往往拥有大量贵重实验设备，根据仪器属性，可巧妙设计实验教学内容，综合利用仪器，充分发挥仪器能效。部分科研设备课充当实验教学过程的资源。学生通过学会仪器操作，能掌握仪器基本原理和简单维护知识，进而提高学生动手能力，为以后从事相关专业工作打下坚实的基础。大部分从事教学科研的老师，课余时都有自己的研究课题。对于学生感兴趣的实验，学生可以积极参与教师的科研，甚至仪器设备熟练操作后，独立自主完成其中的一个实验环节，培养其科研的缜密思维及细致耐心、精确的实验操作能力等。目前，不少大三及大四的学生在指导教师的帮助下，承担了省级、校级、院级等科研项目，在综合利用实验室资源的条件下，获得了有效的实验成果，并在SCI收录的国际杂志及国内核心杂志发表数篇论文。
3.3实验管理网络实时化
实验管理过程中，可通过网络平台管理，实现学生与教师的实验前、后的部分互动。对于学生来说，可在网上自主选择时段并预约感兴趣的实验项目，通过实验网络平台完成预习、学习、复习、提问等各项学习任务；对于教师而言，可以对实验教学的全过程实时监控，实现诸如学生网上分组、网上考勤、数据整理及分析、网上答疑等功能，从而使学生实验在老师的指导下有效开展。
3.4建设产学研基地，促进学生社会实践综合能力培养
中国计量学院材料科学与工程学院材料化学专业，主要以高性能磁功能材料与器件、先进炭材料、材料表面处理技术、化学电源等为研究对象，解决企业技术难题及生产中存在的各种关键性难题，满足区域经济发展需求，达到科研为地方经济服务的目的。我院与企业共建校内产学研平台3个、校外产学研基地21个，建立了材料类基础实验教学、专业实验教学、工程技术实践教学以及课外创新实验教学等课外实践教学平台。近期我院又与绍兴康健精密不锈钢有限公司全面开展产学研合作，共建“中国计量学院——绍兴康健精密不锈钢有限公司磁性材料研发中心”，在技术攻关、产品研发、平台搭建、奖学金资助等全方位的合作，支持和激励大学生开展科学研究和创新实践。在生产科研基地，要加强专业实践环节的组织和团队指导，让学生参与到协作单位实际的工程项目中，在教师和工程技术人员的指导下承担实际工程项目的设计和管理，让学生接触技术的核心，使学生通过实战锻炼掌握工艺创新技能。
4结语
根据社会主义市场经济发展的要求，培养适应社会主义现代化建设需要的德、智、体全面发展，且具有扎实专业知识和实验技能的材料人才是推进材料领域发展的关键。通过认真研究国内外高校相关专业特点，探索并执行“两平台双能力”材料化学专业教学—实践体系的构建，制定并落实材料专业人才培养模式的具体实施方案，必定能够促使专业教学课程体系不断的完善，促进学生在实验实践创新平台培养的实践和创新能力不断提高。
作者:江莉李冬云金顶峰卫国英孙丽侠余云丹单位:中国计量学院材料科学与工程学院
摘要：普通化学是材料专业的一门化学理论基础课，内容抽象、理论性强。通过在绪论课教学中介绍化学发展简史、讲授材料领域学术前沿知识，使学生了解材料在人类文明进程中所起的作用，了解材料与化学之间的关系，从而提高学生对材料专业的认识，激发学生对学习化学的兴趣，增强教学效果。
关键词：材料专业；普通化学；绪论课；教学
普通化学是高等学校材料专业的一门重要的理论基础课。但由于授课对象是大一新生，学生们对于这门课程在材料专业中的基础地位与重要性，以及与所学专业的内在联系缺乏了解或认识不足。如何能让学生迅速了解化学与材料科学之间的密切联系，从而激发他们学习化学的兴趣，调动他们学习的积极性，是普通化学教学过程中面临的首要课题。
绪论课是普通化学课堂教学的第一课，在引导学生认识化学的重要性、激发学生学习化学的兴趣方面起着非常重要的作用[1，2]。对于材料专业的学生来说，最感兴趣的莫过于各类材料对人类文明、社会发展所起的重要作用。通过讲解化学发展简史、材料在社会发展中所起的作用，增加学生学习化学的兴趣，激发学生的学习热情。近几年，笔者通过对绪论课内容的不断更新完善，以及对多媒体课件的精心设计，使学生及时认识到学习化学的必要性和重要性，取得了良好的教学效果。现就绪论课的教学实践做几点总结。
一、从材料发展对社会进步的巨大作用讲述材料发展史，增强学生的专业自豪感和自信心
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，一种新材料的应用往往成为人类进步的重要里程碑。例如，历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代特征标志的。一种新型材料的研制成功，可以引起社会生活的新变化。如石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、单晶材料、有机高分子材料等的发明与创造，都曾为社会进步提供了重要的物质基础。因此，可以说，没有半导体材料，就不可能有计算机技术；没有耐高温、高强度的特殊结构材料，便没有宇航工业；没有低损耗的光导纤维，也就没有现代光通讯；没有有机高分子材料，人们的生活也不可能这样丰富多彩。特别是到了现代，国际竞争日趋激烈，各国都想在生物、信息、空间、能源、海洋等技术领域占有一席之地。而开发这些高新技术的关键往往与材料的发展有关。
通过一个个生动鲜明的事例，让学生了解不同材料在人类文明进程中所起的巨大推动作用，增加他们对自己所学专业的自豪感；通过介绍材料在高新技术领域的价值及应用前景，激发学生学习材料科学的兴趣。同时，结合笔者的科研经历、科研体会，讲述一些新型材料设计合成的案例，激发学生的求知欲，增强学生的自信心。
二、介绍化学发展史，激发学生的学习兴趣，培养学生正确的价值观
人类化学知识的获得，是从认识自然现象开始的：动植物的腐烂、火山爆发、空气和水对物质的侵蚀等。远古时代人类通过摩擦生火和钻木取火等方法学会了利用火，不仅增进了健康，发展了智力，而且利用火能产生各种化学反应这个特点，开始了制陶工艺。制陶过程实际上就是在高温下，使粘土中的二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙、氧化镁等成分发生一系列的化学变化。制陶工艺不仅提供生活必需品，改进农耕工具，而且改善了人类的居住条件。人们逐渐走出岩洞，住进了砖瓦房，并用陶制农具开展农业生产。同时，人们从烧陶工艺中掌握了高温技术，并该项技术应用于冶炼铜矿和铁矿。如将铜矿石和木炭混合加热得到了金属铜；但纯铜质地较软，不利于制造工具和兵器。在冶炼铜时掺入锡、铅，可制得硬度很高的青铜。青铜器如铜币、编钟、青铜鼎的出现，推动了当时农业、兵器、金融、艺术等方面的发展，把社会文明向前推进了一大步。除了冶炼铜以外，人们用木炭不完全燃烧产生的一氧化碳，还原铁矿石中的氧化铁为金属铁。战国时期铁制工具如犁铧、铁D、铁锛等农具得到广泛应用，带动了农业和手工业的发展。这样，随着冶金技术的不断进步，生产工具的不断革新，在人类历史上相继出现了青铜器时代和铁器时代[4]。
此后到了炼丹术和炼金术时期。虽然炼丹家和术士的目的没能达到，但他们为化学学科的建立积累了丰富的经验。通过做原始的化学实验，发明了大批实验器具，制造出很多化学药剂，记录了大量的实验方法，写下了许多炼金著作。正是这些理论、实验方法、化学仪器以及丹术著作，开创了化学学科的先河。与此同时，人们对物质结构本质的探索与论证也从未停息过。但直到1661年英国化学家波义耳给元素下了明确的定义、1803年英国化学家道尔顿创立原子学说、1811年意大利化学家阿伏加德罗提出分子学说，人们才逐步认识到物质的组成、结构以及发生的化学变化，逐渐形成了完整的化学体系，化学才真正成为一门科学。
到了19世纪末，随着X射线和电子的发现，人们对物质结构的认识逐渐深入，打破了道尔顿原子不可分割的观念。此后，随着建立在卢瑟福有核原子模型、普朗克量子理论和爱因斯坦光子学说基础之上的波尔原子结构理论的提出，标志着现代化学的兴起；薛定谔方程的建立，更直接揭示了微观世界微粒运动的深层奥秘；而在量子力学基础上发展起来的化学键理论，使人类进一步了解到分子结构与性能之间的关系，大大地促进了化学与材料科学的联系，为发展材料科学提供了理论依据。通过化学发展史的介绍，使学生丰富化学历史知识，了解各个时期化学发展的标志性成果及对社会发展所起的巨大作用，由此激发学生学习普通化学的兴趣，为以后的专业课学习打下坚实的基础。
除了激发学习兴趣，化学史的讲授还可以给人以智慧，即尊重事实、追求真理的科学情感和态度，百折不回、锲而不舍的科学品德和情操，勇于探索、勤奋创新的科学精神和方法。如讲述诺贝尔这样的伟大科学家的奋斗历程、学术成就、品德修养，描绘科学家实事求是、一丝不苟的科学态度，锲而不舍、持之以恒的拼搏精神，对提高学生的科学素养会起到潜移默化的作用，更为重要的是，在这个过程中还可以培养学生优良的道德品质，以及正确的人生观和价值观[5]。
三、阐明材料专业只有以化学为基础，方能引领科技的发展，进一步激发学生的学习热情
材料是人类生存、社会发展、科技进步的坚实基础，是现代化革命的先导，人们把信息、材料、能源作为社会文明的支柱。如今，材料已成为与国民经济、国防建设和人民生活息息相关的重要组成部分。通过功能材料的设计合成，如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料等，制造各种高科技功能元器件。发展功能材料正在成为国家提高国际竞争力，增强经济实力，甚至是强化军事优势的重要手段。
当前，化学在推动人类进步和科技发展中起到了核心作用。化学首先是基础的核心科学，它不仅可以制造或创造出自然界已有的或不存在的物质，提供分析手段，还可以预测、裁剪、设计分子，揭示物质结构、性质和功能之间的关系；其次化学还在相关学科的发展中起了牵头作用，化学研究不仅带动了其他学科的过程研究（工业、农业、环保、能源），而且极大地带动了材料科学的发展。材料学科的发展、功能材料的设计，只有以化学为基础，才能合成出具有特殊物理性能、化学性能、力学性能等的功能材料。通过讲解材料领域的前沿知识，使学生了解材料与化学之间的密切联系，提高学生对学习化学重要性的认识，激发学生学习化学的热情，为材料专业课的学习奠定扎实的理论基础。
四、多种教学手段的综合运用，进一步改善教学效果
兴趣是学好知识的基础和保障，也是学生学习的源动力。为吸引注意力，提高兴趣，在课堂教学中，笔者运用多种教学技巧提高教学质量，改善教学效果。首先是充分发挥多媒体教学的优势。多媒体课件可以综合多种教学艺术效果，根据绪论课的特点，结合学生的专业特色，通过精心设计，恰当使用图片、文字、声音、动画等形式，充分发挥多媒体形象、直观、交互性强的优势，创造生动的教学氛围，增强趣味性，激发学习兴趣，达到最佳教学效果。其次，通过查阅相关历史及文献资料，以材料知识为主线，以化学知识为背景，通过讲授化学史上的中国人及中国化学史上的世界第一，激发学生的学习热情。最后，结合自己的科研方向和研究成果，讲授材料领域的前沿学科进展，让学生产生共鸣，拉近师生间的距离，提高他们学习的主动性。总之，通过多种教学技巧的运用，增加课堂表现力和感染力，从而有效地激发学生的兴趣。
普通化学基础理论教学是材料专业学生学习的一项必修课程，是培养专业人才的一个关键环节。培养高素质的合格人才，激发学生的求知欲，增强学生的自信心，培养学生正确的人生观和价值观，做好绪论课教学，至关重要。俗话说，“良好的开端是成功的一半”，“学贵刻苦、教贵善诱”。教师通过不断充实教学内容、渗透科研前沿、总结教学经验，讲授一堂重点突出、条理清晰、内容翔实，集科学性、历史性、趣味性、艺术性于一体的生动的绪论课，不仅可以培养学生对普通化学的学习兴趣，还将对学生专业课的学习以及综合素质的提高打下良好的基础。
摘要：物理化学是高校材料类专业重要的基础课程。介绍了石河子大学近几年来材料科学与工程专业物理化学课程体系中出现的一些问题，以及教学改革与探索的几点建议，包括教学体系的重构、改进教学方法、强化实验配套教学。以此为举措，推动提高教学质量提高。
关键词：材料类专业；物理化学；教学改革；建议
物理化学课程是高校化学专业最重要的一门基础课程，该课程内容丰富、前后连贯、逻辑推理清晰、理论性强，不仅可对化学、化工、环境专业学生开设，也可为生物、材料、食品、水建等专业学生设置。随着社会的发展和科学技术的进步，高等学校不断深化教学改革，全面提高教学质量，对物理化学学科的课程讲授和发展也提出了更高的要求。结合我校的实际情况，以及我们近几年在建设校级精品课程的探索与实践，重新审视材料科学与工程专业物理化学课程的教学内容、教学方法和教学环节，发现目前我校材料专业物理化学课程教学中还存在以下的问题：
1.现行的教学计划中，无机化学相关课程以及后续一些专业课，与物理化学授课内容中有一些重复之处。
2.教材中抽象理论太多，造成了学生对这门基础课程产生了比较枯燥无味的感觉；加之内容多，课时量有限，老师在课堂讲授中不能针对某一化学原理或原理推导过程进行深入的剖析和讲解。
3.与之配套的物理化学实验课，经常采用多个班级集中循环进行试验的模式，有时理论部分未讲授到，但实验课程因为循环时间到，又必须开始，即实验内容超前于理论教学的进度，或者理论课早已讲授完毕，而实验课程却推后进行，学生不能及时将理论和实验相联系，无法达到预期的教学效果。目前我校物理化学的实验内容，基本以验证基础理论为主，缺少综合性、设计性及性能测试试验，因此物理化学实验体系缺少培养学生创新思维的意识以及提高学生动手能力的舞台。
因此，需要积极推进课程体系改革，充实和更新教学内容、改进教学方法、丰富实验教学，从而全面提高物理化学课程的教学质量和效果。
一、优化整合相关学科内容，打破学科壁垒，构建新的教学体系
对于我校材料科学与工程专业，按照2013版教学大纲的要求和已制定的教学计划，其中包含的课程，如无机化学、无机非金属材料、催化作用原理、胶体与界面化学等专业课，它们都与物理化学课程密切相关，有些课程如催化作用原理和胶体与界面化学，直接是从物理化学的大体系中划分出去的。由于我院材料专业招生时间不长，而这些课程总是不同的教师授课，教师之间就授课内容未来得及进行充分的交流，经过几年的授课，发现同一知识点的简单重复难以避免。因此，建议课程组就这一现象，加强教师间的交流与合作，将这些课程的内容进行有效的整合，突破原来以学科和专业来划分的粗放型的课程体系，建立起适合于自己专业的有效课程体系，是目前我院物理化学教学改革的一项重要任务。
我校材料学科专业物理化学课程采用的是南京大学沈文霞主编的《物理化学核心教程》第二版教材，主要的授课内容包括热力学（热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡和相平衡）和动力学部分（包括化学反应速率、电化学、表面现象和胶体化学），共56课学时，大学二年级上半年授课；而无机化学，同分析化学一起共48学时，无机部分主要讲授热化学（热力学第一定律）、稀溶液的性质、胶体溶液、化学平衡及化学反应速率；根据教学大纲的安排，胶体和界面化学、催化作用原理这两门课程各安排24个学时，在大学三年级下学期开展。通过几年授课，经老师观察和学生反映不难发现，以上所述这些课程，在知识内容上相互之间都存在着一定的重复性和交叉性。
针对课程内容重复的问题，为了避免盲目浪费学时数，有效改善不同课程之间的重复授课，充分利用大学课堂掌握更多的知识，使我们在课堂上的几十分钟内有效地完成教学任务，这里提议对材料系开设的几门相关课程教学内容进行整合，使每门课都有其侧重点，建议组建一个全新的教学体系，同时要照顾到这些学科知识的完整性和独立性。例如，讲授无机化学课程时，建议把化学热力学和化学平衡作为重点内容详细讲授，而其他内容，如电化学、相平衡和化学反应速率这些内容作为物理化学课程的授课侧重点。物理化学理论课程中的胶体、表面现象则可放在胶体和界面化学以及催化作用原理这两门课程中主要讲授，物理化学课程就不讲授这部分内容。这样既节省了时间，又突出了重点，不仅使教学内容独立而完整，还可以适当减轻因课时量小带来的物理化学的教学压力，弥补了物理化学课程内容多、课时少的矛盾，老师在授课的过程中再也不担心时间不够用而只能浅显的表述；对于学生来说，仍然是掌握了整个物理化学的原理，而且更加坚实。
二、掌握专业知识框架，改革教学方法
通过对物理化学课堂的观察，发现学生们刚开始对这门课还保持有神秘感，大多数同学对这门课还是很有兴趣的，加之从师哥师姐们那里听说这门课容易挂科，因此学生们刚开始上课的时候都很认真。但是随着课程的深入，部分同学开始松懈，开始排斥这门课程，以至于后来干脆放弃学习。经过细心调查分析发现，学生们在失去学习兴趣后，慢慢迷失在这门课程中。尽管老师在课堂上一再强调要理清楚各章节之间内容的联系，重点记忆关键结论，但大部分同学仍然做不到，不能掌握物理化学课程的知识框架，也没有选择性的记忆关键问题，总是被动地接受课堂上讲授的内容，甚至被很多的数学推导过程迷惑。而实际上这门课程内容衔接紧密，逻辑性很强。把各章节之间的知识框架理清楚之后，就坦然的接受和明白了各章的结论，也有利于知识点的重点记忆。在教学过程中，注重课程之间的联系，通过知识点的连接和相关内容衔接相关的课程，及时引导学生把所学的内容纳入到学科的框架中，帮助学生建立较完整的知识框架，不要迷失在盲目的理论推导中。
物理化学这门课理论性很强，内容较多而抽象，公式又多，学生接受很困难，这就对老师的课堂教学提出了更高的要求。为了能够进行有效的课堂教学，激发学生的学习兴趣，常把日常生活现象中涉及的物理化学原理介绍给学生。比如，举例高温下食物容易变质的问题，联系化学动力学的理论加以说明；讲解温度对反应平衡和反应速率的双重影响时，例举合成氨工业中如何选择最佳温度；涉及讲授表面化学的理论时，可以例举农民锄地能防止水分蒸发的现象，或者小气泡、液滴、呈球形的现象，加以解释后，学生就会对表面性质有清晰的认识；讲授渗透压的时候，联系渗透压的作用，提问为什么肥料用多了农作物会“烧死”？打吊瓶时为什么会感觉到疼痛？让学生带着问题听课，面对生活中各种现象去思考，多问几个为什么，自己到物理化学中去寻找答案，激发学生学习这门课程的兴趣，也就达到了提高教学质量的目的。
除此之外，在课堂上还可以采用小班讨论或者Seminar讨论式教学模式，以教师和学生为共同的教学主体，就某些共同关注的问题，在和谐的气氛中进行讨论，加强教师和学生之间的交流和沟通。课下，利用我校教务处网站的网络教学平台，与学生进行课下的交流和习题讨论、小测验等，与传统的课堂教学模式相比，它具有互动性、合作性、学术性的优势。
三、强化配套实验教学
实验教学在物理化学课程的教学中占有十分重要的地位，它与物理化学课程紧密配合，巩固和加深对物理化学原理的理解，提高学生对知识灵活应用的创新能力，还培养了观察和分析问题的能力。
为了避免实验课程超前理论课程，建议在学习完物理化学相关理论后，及时在学期后半学期开设实验课程。课程组已经设置独立的实验课并计算学分，如：配合表面现象，开展了液体表面张力的测定实验、粉体粒度分析实验；为了巩固反应速率反应章节的学习，开设蔗糖反应速率常数、乙酸乙酯反应速率常数的测定实验等。同时，也应鼓励学生根据所学理论，合理设计实验项目，开展综合性创新实验，增加设计研究型实验，根据设计实验的题目、要求等内容，让学生查阅相关资料，并利用学过的理论知识，选用相关的仪器、药品，分析实验中的难点和关键步骤等，自行完成实验内容、并上讲台讲授实验，以培养学生发现和解决问题的能力。
经过几年的探索和实践，我院化学化工学院材料专业物理化学课程的教学改革将有助于提高学校物理化学课程的教学质量和效果，促进了物理化学这门校级精品课程的建设和发展。
摘 要：我国高等教育已进入大众化阶段，地方本科院校材料化学专业应以应用型人才培养为目标，突出地方特色，科学定位办学目标，优化专业课程体系，加强师资队伍建设，改革课程考核评价机制。
关键词：应用型本科院校;材料化学;教学改革
推进教育教学改革，提高教育教学质量和人才培养质量，是高等教育发展的核心任务。进入21世纪以来，我国的本科教育进入大众化教育发展阶段，客观上要求多数本科院校转向以培养应用型本科人才为主。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020）》、教育部颁布的《关于全面提高高等教育质量的若干意见》（高教三十条）等相关文件均指出：地方本科院校的办学应以科学发展观为指导，以地方经济社会发展对应用型人才培养的要求为导向，遵循高等教育基本规律，要深化教学改革，突出优势，强化特色，培养符合地方经济社会发展需要的应用型本科创新人才。因此，结合材料化学专业特点和应用型人才培养要求，优化课程体系，改革教学内容，突出专业特色，加强师资队伍建设，改革课程评价机制，推动材料化学专业的教学改革，是新形势下应用型本科院校的一项紧迫任务。
一、材料化学专业建设存在的问题
（一）办学目标不明确
目前全国各应用型本科院校中开设的材料化学专业，其专业建设并没有形成自己的办学特色，不少新建本科院校很多只是简单地照搬其他重点大学如“985”或“211”高校的材料类专业或者化学化工类专业的人才培养方案，并没有把其他高校的培养方案引进来后，根据本校本地区的实际情况进行充分吸收与相互融合，这样造成很多新建本科院校在专业设计上同质化现象越来越严重，学生所学习到的专业知识和技能越来越不能适应市场发展的需要。因此，目前应用型本科院校的材料化学专业在办学过程中普遍存在办学目标不够明确，办学定位缺乏一定准确性的问题。
（二）课程体系不合理
不同规格的人才培养需要有相应的课程体系来保证和支撑，课程体系是人才培养的总体蓝图，是实现人才培养目标的主要依据和手段[1]。总体而言，目前我国新建本科院校的课程结构不够科学合理，课程体系不够完整，教学内容相对陈旧。作为一门实践性很强的应用型学科，材料化学专业的课程体系应体现专业培养特色，综合考虑所设置的相关课程之间的有机联系，但目前各本科院校在课程体系构建方面存在以下主要问题：一是少数专业课程由于师资力量不够存在因人设课现象;二是专业课程的部分内容重复较多，学时分配也不够合理;三是专业主干课程缺乏系统性，理论课程的门数和学时偏多，实践课程的门数和学时偏少。此外，课程设置上必修课的比重较大，而选修课的比重较小，且缺乏整体的有机联系。总之，这些传统的课程结构设置不能体现学生创新精神和实践能力的培养，达不到应用型本科院校“宽口径、厚基础、强能力”的培养目标，不利于应用型本科创新人才的培养。
（三）师资力量薄弱
在我国高等学校序列中，地方高校占高校总数的90%以上，是我国高等教育的主体部分，地方高校师资队伍的建设与优化是国家“人才强国”战略的重要保障[2]。目前，各应用型本科院校的材料化学专业专任教师虽然人数不算少，但由于所处地域原因以及待遇因素，引进的高素质专业人才数量仍然偏少，不能满足本科院校新形势下的教学需求。与此同时，由于应用型本科院校大多是由专科学校升格而成，虽然升格以来引进了一大批具有博士或硕士学位的青年教师充实到教师队伍中来，但这些青年教师大多缺乏工程实践经验，这对培养应用型人才的高校而言，极大地影响教学质量，从而影响人才培养质量。此外，高层次人才是引领和带动学校学科建设和专业发展的“领头羊”，应用型本科院校不同程度地存在着高层次人才匮乏，尤其是学科带头人紧缺的问题，着力解决好高层次人才相对匮乏的问题是当前应用型本科院校持续发展和提升办学水平的迫切工作[3]。
二、材料化学专业教学改革的路径
（一）科学定位办学目标
应用型本科院校的办学目标要充分考虑本地区区域经济社会发展情况，积极挖掘特色质点，加强学生应用能力的培养，合理设置专业方向，形成与区域经济社会发展需要相适应、结构优化的专业办学特色。材料化学专业是教育部近年来新设置的一个专业，各本科院校应该明确本校的专业定位，结合本地区的实际情况，突出专业特色，科学合理设置专业办学目标。人才培养定位是高校实施教学计划的主要依据，明确自身定位、提高教学质量是高校办学育人的基础所在[4]。湖南人文科技学院材料化学专业应用型人才的培养目标应该是：培养德智体美全面发展，具有较高的思想道德素质、人文素质和良好身体心理素质，掌握材料化学的基本理论、基本知识和基本技能，了解材料化学领域的理论前沿、最新动态和应用前景，具有运用专业知识和技能解决实际问题的能力，具有较强的创新创业能力，能够在材料化学及其相关领域从事生产、应用开发和管理工作的应用型人才。
（二）优化课程体系与教学内容
课程体系是指一所大学根据本校制订的培养目标而设计的课程整体，课程体系不是简单的指课程设置，不同类型的学校，其课程体系也应当是不同的，这是创办富有特色大学的必要条件[5]。因此，应用型本科院校对本校的专业课程体系进行改革和优化时，既要突出本校的专业办学特色，又应体现应用型本科院校注重应用的特点。湖南人文科技学院的材料化学专业本次重新修订了人才培养方案，对课程体系进行了整体优化，并对相应的教学内容进行了调整，使之更符合专业办学特色和专业综合改革的要求。
1.优化课程结构
湖南人文科技学院材料化学专业根据市场人才需求宽口径招生，强化通识教育，培养综合素质，不断优化课程体系，在本次人才培养方案修订中将理论课程设置为公共必修课、专业必修课、专业限选课、专业任选课和公共任选课共5个课程模块。
第一，公共必修课主要是培养学生具有正确的世界观、人生观、价值观和较强的民主法制观念与较高的社会责任感，具有健康的体魄和良好的心理素质。公共必修课包括“思想道德修养与法律基础”、“马克思主义基本原理概论”、“思想和中国特色社会主义理论体系概论”、“形势与政策”、“大学生就业指导”、“大学生健康教育”、“高等数学”、“线性代数”、“大学物理”、“大学英语”、“大学计算机基础”、“大学体育”、“大学语文”等。
第二，专业必修课主要包括“无机及分析化学”、“有机化学”、“物理化学”、“材料概论”、“工程力学”、“工程制图”、“化工原理”、“材料科学基础”、“材料测试方法”、“材料制备原理”、“热工基础”等，目的是培养学生具有扎实的材料化学专业知识，具有较强的分析问题和解决问题的能力。
第三，根据企业实际和市场需求以及地方区域经济发展情况，专业限选课设置两个专业方向：陶瓷材料方向和能源材料方向。陶瓷材料方向开设“陶瓷工业机械设备”、“陶瓷工艺学”、“无机材料物理性能”、“特种陶瓷”等课程;能源材料方向开设“现代新能源材料”、“化学电源基础与应用”、“化学电源设计与制造工艺学”、“新能源材料与器件发展动态”等课程。
第四，专业任选课包括“金属材料概论”、“复合材料概论”、“专业外语”、“材料工厂设计”、“粉体工程”、“信息检索与应用”、“纳米材料”、“标准化概论”、“材料科学新进展”、“计算机在材料科学中的应用”等课程，学生从中任选6门课程学习。这些专业任选课的开设可使学生更多了解材料化学专业的理论前沿、最新发展动态及应用前景，了解与本专业相关的学科和边缘学科现状及发展趋势，从而可拓展学生的专业视野，为今后就业打下坚实而宽广的专业基础。
第五，公共任选课由学校其他系部开设，包括中华传统文化类、艺术素养类、科学素养类、应用技术类、教师教育类、其他类别类等六大系列课程，学生从中任选5门课程学习。通过该类课程的学习，可使学生实现文理科相关知识的交叉渗透，也是大学教育的努力方向。
为了突出专业培养特色，增强学生对企业实践知识的了解和熟悉程度，在材料化学专业人才培养方案中，我们从专业课程中选择其中6门体现专业特色的课程，组建校企联合授课模块，包括“材料测试方法”、“热工基础”、“材料工厂设计”、“材料科学新进展”、“材料产品技术概论”、“标准化概论”等。
2.合理构建实践课程类型
材料化学专业是一个与生产实际联系非常密切的应用性非常强的专业，在对理论课程整体调整和优化的同时，也必须重视实践教学课程，以提高学生动手能力以及分析和解决问题的能力。该专业的实践教学课程主要设置为校内和校外两个实践模块。校内实践教学模块主要包括公共实践必修课、专业基础实验课、专业实验课等。公共实践必修课主要包括“大学计算机技能训练”、“军事理论与训练”、“素质拓展教育”、“就业实践”等。专业基础实验课主要包括“无机化学实验”、“分析化学实验”、“有机化学实验”、“物理化学实验”、“化工原理实验”、“材料测试方法实验”等。专业实验课主要有“陶瓷制备与性能实验”、“化学电源综合实验”等。材料化学专业的实验教学内容要充分考虑其科学性和系统性，既要强化基础实验课必须掌握的各项理论知识和基本实践技能，同时又要多设置一些综合性实验和设计性实验，减小验证性实验的比重，鼓励学生大胆创新，提高学生的综合设计能力、实践创新能力以及分析问题与解决问题的能力。校外实践课程主要包括“校企合作教育（一）”、“校企合作教育（二）”、“校企合作教育（三）”以及“生产实习”等，这些课程的开设可扩大学生的专业知识面，增加实践技能，同时可将所学专业知识应用到生产岗位，提升学生解决实践问题的能力，使学生得到系统的工程训练，成为更符合社会需求的应用型人才。
（三）加强师资队伍建设
材料化学专业应用性强，与企业生产实践联系紧密，因此要培养出高素质的材料化学专业人才，就必须拥有一支高素质的教师队伍。针对应用型本科院校目前的师资队伍现状，有必要重构师资素质，既要重视教师专业理论知识与学术水平的提高，也要注重在新形势下专业教师创新能力与实践知识的培养。笔者认为，可从以下几个方面考虑来加强师资队伍建设：一是鼓励教师进修攻读硕士和博士学位，进一步增强教师专业知识，全面提升教学理论水平和能力;二是加强青年教师的教育教学培训工作，重点对新进教师进行教学方面的长期培训，建立考核机制，同时完善老教师指导制度，以帮助青年教师过好教学关;三是确定2―3个专业带头人培养对象，通过3年左右时间的培养，遴选出本专业的带头人;四是可考虑选择5―7门专业主干课程进行重点建设，每门主干课程的建设周期为2―3年，加强教学团队建设，整体提升教师队伍的专业能力和教学水平;五是鼓励和遴选专业教师分期分批到相关企事业单位进行短期挂职锻炼（3―6个月），拓宽教师视野，增强实践知识与理论知识的结合，使教师的知识结构与能力结构得到进一步调整和充实，从而提高专业教师的实践动手能力和知识更新能力;六是聘请校外相关企事业单位的“双师型”人才为专职教师或兼职教师，充实到教学团队中，参与校内专业人才培养方案制订、专业课程教学等工作，提高教师实践能力的整体水平。此外，学校还可定期通过举办讲座等形式，邀请国内著名高校、科研院所的专家学者以及有实践经验的企业老总或者技术开发人员来校讲学，让相关教师能够更多地了解和熟悉本专业的最新研究进展，及时更新自己的专业理论知识和实践知识。
（四）改革课程考核评价机制
逐步建立“考核内容综合化、考核形式多样化、考核过程全程化”的多元型课程考核模式，以考核方式改革促进教学模式改革。首先，对于“材料科学基础”、“材料制备原理”、“工程力学”、“化工原理”等专业理论课程，改变期末考试的单一考核方式，可采取课程教学的过程性考核（如增加平时考核、期中考核等方式）和期末考核相结合，实行课程考核方式多样化;而对于专业性比较强的理论课程（如“复合材料概论”、“材料工厂设计”、“化工制图”、“专业英语”等），可实行半开卷或开卷考试，在考试内容上尽量多采用综合性试题来衡量学生对该门课程的掌握程度，侧重学生思维能力和专业知识综合应用能力的考核。其次，对于专业实验课程（如“无机化学实验”、“分析化学实验”、“化工原理实验”、“材料测试方法实验”等）的考核，如果单纯地以每次实验报告的成绩为依据进行考核，容易出现高分低能现象。可考虑采用平时成绩（占30%，包括出勤情况、实验课堂表现、实验报告等综合考评）、期末实验操作考试（占30%，包括对所随机抽中的实验项目的实验过程熟悉程度、操作规范度、实验结果等综合考评）以及期末笔试测试（占40%，包括对平时所有实验项目内容进行考评）等多样化考核对学生学习情况进行综合评价。最后，对“毕业论文”、“校企合作教育”、“生产实习”等实践课程，要细化考核指标体系，实行实践课程的全过程考核评价机制，加大平时考核的成绩比重，把对学生的平时考核与期末总结性考核有机结合，科学评价该类课程的实际教学效果。
[摘 要]高分子化学实验是我校材料化学专业学生学习的一门重要的实验课程，该课程既能使学生进一步理解和掌握理论知识，又能培养学生的动手能力及科研素养。通过让学生参与实验的准备工作、实验设计等活动，对高分子化学实验教学进行改革，激发学生的学习兴趣，提高学生的基本实验能力。
[关键词]材料化学专业；高分子化学实验；教学改革
《高分子化学》是有机化学的后续课程，但同时更是高分子材料科学的启蒙课程，是学生掌握高分子科学基本理论和分析、解决高分子材料加工过程中的问题的基础课程。考虑到我校材料化学专业的一个重要发展方向是高分子材料， 《高分子化学》被选为材料化学专业的核心课程。高分子化学是一门以聚合物合成实验为基础的课程，聚合物合成实验教学有别于一般有机化学实验，但又是以有机化学实验为基础，它是培育创业创新人才的一个重要环节，是材料化学专业联系生产实际的实用性教学。高分子化课程实验教学相比于理论课程教学更具趣味性、实践性、复杂性、研究创新性。高分子化学实验教学在整个高分子化学的教学活动中起着重要的推动作用。
高分子化学实验教学属于课程内教学，开设的实验课程内容中有一部分能够很好地体现高分子科学的发展成果，学生的实践与创新能力在某种程度上能得到锻炼。但是仍然存在相当一部分验证性、认知性的实验，而且实验教学环节依然偏重于理论，注重高分子材料实用性的实验不多，不利于学生学习有关高分子材料的制备与加工。在学生进行高分子化学实验过程中，学生一般是按照已有的实验过程进行实验。实验前教师对相关实验重点、难点、细节等方面进行集中讲解，学生只需按照教师提供的实验过程，即可顺利完成实验。如此实验教学，不但阻碍了学生发现问题的能力、分析与解决问题的能力以及创业创新意识的提高，还使学生对教师产生依赖，并且抑制了学生的独立思考及创新能力的挖掘。
我校材料化学专业具有工科特色，和高分子材料专业比，材料化学专业的高分子材料相关课程的课时相对较少，开设《高分子材料化学》（《高分子化学》）、《高分子物理》与《高分子材料加工工艺学》，总共课时不到140学时。如何在有限的时间内，使我校的材料化学专业的学生既能掌握高分子科学的理论基础知识与学科前沿，又可以激发学生学习高分子材料的兴趣，是一个非常值得探讨的问题。
一、分配学生参与教师的前期实验工作
前期实验工作是实验顺利进行的前提条件。相比基础课程中的无机、有机化学实验，高分子化学实验有更多的实验前期工作需要准备，包括检修与调试反应仪器装置、玻璃器皿的清洗、配制溶液（如提纯单体、引发剂）等。粘附在玻璃仪器上的聚合物难以清除，学生在清洗玻璃仪器等设备的过程中，既懂得实验的成功来之不易，又能初步掌握聚合物的溶解性质。如聚苯乙烯单体中一般要加入微量的对苯二酚等阻聚剂，以避免溶液在储存、运输的过程中发生聚合（变质）。所以为了使实验顺利进行，缩短反应时间，开始实验前，在教师的指导下学生采用减压蒸馏的方法对单体（加入阻聚剂）进行提纯。这样，学生既加深了对阻聚剂阻聚原理的理解，又掌握了减压蒸馏的操作方法。通过积极参与实验前的准备工作，学生懂得实验的成功不仅取决于实验过程，而且与实验前期工作密切相关，从而更加重视实验教学过程。更重要的是，通过参与教师实验前期工作的准备，加深了对课堂理论知识的理解，熟悉蒸馏、重结晶等提纯化学物质的方法。
二、设计能激发学生学习兴趣的实验
调动学生学习主动性的一个重要举措是激发学生的学习兴趣。要激发学生的学习兴趣，设计的实验最好是学生既熟悉又陌生的内容。如尼龙66的制备实验，尼龙绳、尼龙袜子等，生活中很常见，但是如何在实验中采用己二酰氯与己二胺的界面缩聚来制备学生却不清楚，这势必将大大提高学生主动参与实验的兴趣。而且实验装置相对简单，一个烧杯即可完成。当学生将有机相与水相混合后，在两相界面马上就能看到一层聚合物薄膜的生成，而且该层薄膜拉出之后，又立即生成新的聚合物薄膜，可以连续不断地拉出，形成纤维状物质。实验操作不复杂，成功率高，过程新颖，操作明了，学生学习的积极性高。
三、注重开设实用、应用型实验
高分子化学实验教学为学生的创业、创新意识的培养提供了良好的环境条件，尤其是一些能结合实际生活的应用型高分子材料的制备，能使学生体会到高分子化学实验的实用价值，有利于激发学生走向的创业、创新。如在“聚丙烯酸型高吸水性树脂的制备”实验中，高吸水性树脂可用于日常生活用品如尿不湿等，由于该产物的实用性强，一方面可以提高学生动手实验的积极性；另外一方面也使学生深刻认识到高分子材料是一个与人们的日常生产生活息息相关的学科方向。类似的高分子材料还有粘接剂、涂料等，这些实验的开出将会使学生对未来从事该行业的信心倍增。
四、适当设计综合型实验
教材内高分子化学实验大多数是认知和验证型实验，学生只需要按实验参考书的步骤操作基本就能完成。如此实验虽然可以使学生的动手能力得到一定程度的提高，却不能使学生的综合能力、分析和解决问题的能力、创新的能力等方面得到合适的锻炼。综合型实验是内容和步骤较为复杂的实验，其中包含多个的知识点和基本实验操作，需要结合多方面的理论知识和技能，才能够顺利完成。综合型实验既能够训练学生综合运用所学理论和实践的技能，又能培养和提高其发现问题、分析问题、解决问题的能力。在综合型实验训练过程中，学生主动思考，敢于提出问题、分析问题和解决问题，学生的科学思考和创新意识获得很大的提升。
五、开设研究型实验
学生经过综合型实验的基本训练后，实验理论知识和专业实验技能都有了一定程度的提高。为了使学生了解高分子科学学科前沿、激发学生创业创新的动机，教师允许学生采取自愿组合的方式组成若干个科研兴趣小组。通过查阅文献资料，小组讨论提出实验方案，并与指导老师讨论方案的可行性，最后开展实验。结束时，上交实验记录由指导教师批阅给出评价，并讨论实验的得失。整个过程中，要求学生提交文献综述、可行性方案、实验报告或科研论文，锻炼写作科研论文的能力。显然研究型实验需要教师付出更多的劳动，为学生创造一个独立完成、接近实际科学研究的环境。研究型实验有利于提升学生分析问题、解决问题、独立工作、团队精神及创业创新等方面的综合能力。
六、改革实验成绩的考核方式
一个好的实验成绩考核方式要能够反映学生在实验教学过程中各个环节的表现。仅凭一份实验报告来评定学生的成绩是远远不够的，学生在预习实验、搭建装置、清洗仪器设备、打扫卫生等方面的工作都将得不到很好的体现，缺乏客观性和公正性。因此，可以借鉴无机、有机化学实验的考核方式，将实验成绩的评定方式细化：平时实验成绩60分，包括书写预习10分、统一服装5分、装置搭建10分、规范操作10分、卫生情况5分和提交报告20分；期末实验操作考试40分（随机抽取）。将实验成绩的评定标准在开课前公布，使学生不得不复习巩固所有开设的实验，从而达到熟练掌握各项实验技能的教学目标。
七、结束语
高分子材料作为我校材料化学专业一个重要的培养方向，《高分子化学》成为材料化学专业的核心课程，直接影响《高分子物理》《高分子材料加工工艺学》等后续课程的学习。我校材料化学教研室已通过对高分子化学实验教学的改革，在激发学生学习高分子化学科学的兴趣，提高学生的实践技能、创新能力和创业意识等方面有所收获。2015年3月5日，全国人民代表大会第十二届第三次会议开幕，国务院总理同志在作政府工作报告中提及 “大众创业、万众创新”。今后，我们将秉成这一新理念，继续深入研究与探索，使高分子化学教学不断适应社会发展的要求，为培育更多材料化学领域的优秀人才做不懈的努力。
【摘 要】利用量子化学半经验方法可以研究电致发光材料的电子机构、几何构型、光谱性质等等。可为电致发光材料的合成和选用提供诸多指导性建议。本文通过对最近量子化学在电致发光材料合成和分析的应用类文章进行了归纳总结，粗略地说明了量子化学在电致发光材料合成中所起的作用。
【关键词】量子化学；电致发光材料；合成
0 引言
有机及配合物电致发光（EL）和非线性光学材料在高新技术中的广泛应用，受到人们的关注并得到积极的研究[1-3]。近30年来，随着量子化学计算方法和分子模拟技术、以及计算机技术的飞速发展，对材料科学的发展产生了深刻影响。利用量子化学计算方法方法研究EL材料的电子结构和光谱性质，以全自由度优化几何结构为基础，计算化合物的电子光谱。对研究此类材料的性质及合成有指导性意义计算结果是实验结果基本吻合。本文主要介绍量子化学在EL材料研究中的应用及进展。
1 量子化学研究EL材料的方法及原理
就量子化学的几种计算方法来看，从头算法虽然有严谨的理论支持，能得到较好的计算结果，但是当遇到诸如酶、聚合物、蛋白质等大分子体系时，计算很耗时，其计算代价无法承受[4]。为了在计算时间和计算精度上找到一个平衡点。采用量子化学半经验方法AMI进行了理论计算包括构型优化、振动分析电子光谱计算。科学家们以从头算法为基础，忽略一些计算量极大，但是对结果影响极小的积分，或者引用一些来自实验的参数，从而近似求解薛定谔方程，就诞生了半经验算法。如：AM1，PM3，MNDO，CNDO，ZDO 等[5，6]。目前，对多类EL材料的研究大部分都是基于量子化学的半经验方法。
2 光谱性能的量子化学半经验计算
EL材料的发光颜色与材料的荧光光谱有密切的关系，荧光即是电子由第一激发单重态跃迁回基态所产生的降级辐射。目前对光谱性能的量子化学计算多半基于量子化学半经验方法PM3和AM1，先对化合物的几何构型进行了全参数优化， 得到其稳定构型，再进行振动分析，在此基础上利用单激发态组态相互作用方法（CIS）计算它们的电子光谱。
比如苏宇，廖显威[7]等人采用量子化学半经验方法PM3对三种黄酮类化合物的荧光光谱进行了理论研究。对各化合物优化后的构型作了振动分析，均未出现虚频率。在此基础上，采用单激发组态相互作用方法（CIS） 计算荧光光谱，所有计算结果与实验值基本吻合。廖显威，李来才[8]采用单激发组态相互作用（CIS）方法，分别计算了4 种稠环芳烃的电子光谱，选了801个组态进行计算，所得结果与实验值基本吻合。他们还对几种含氮芳烃化合物有机EL材料，对FL-4、 FL-7、FL-10 和FL-12的光谱进行研究，计算结果与实验值基本相符合。薛照明，张宣军[9]等用PM3/SCI方法计算了三个分子的电子吸收光谱，测定了三个分子的电子吸收光谱和荧光光谱（DMF溶液）。结果表明理论计算值与实验值相当吻合。高洪泽，石绍庆等利用量子化学半经验AM1及INDO/SCI方法研究了B与8-羟基喹啉的螯合（LiBq4）的电子结构和光谱性质，计算得到基态到各激发态的垂直跃迁能和振子强度，获得电子光谱。分析出由于配体中苯酚环、吡啶环对不同前线轨道的贡献不一样，所以在吡啶环和苯酚环上引入取代基会对光谱发生影响，为分子设计提供理论指导。
3 量子化学对EL材料结构的分析
结构与性能的关系一直是量子化学的主要研究领域，它涉及的范围非常广泛，从无机小分子、有机分子到高聚物和生物大分子，从人为设计的理想模型分子到实用的药物分子和材料分子等[10]。通过结构与性能的研究，人们可以逐类地对一些化学现象进行统一的解释，得出一般性的规律，进而预言一新的化学事实，指导设计新的实验。目前国际上关心的课题主要有：重要新型无机分子、有机分子和原子簇化合物的化学键本质的研究；重金属、稀土元素化合物的成键规律；（半）导体材料、磁性材料、光电材料等。
高洪泽，石绍庆[11]等通过量子化学半经验方法研究了蓝色有机薄膜电致发光材料LiBq4 电子结构，国外研究人员在这方面已做了不少努力，合成了很多类型的蓝色发光材料并且制备了相关器件[12-15]，但多数都没有获得突出的结果。由于LiBq4体系相对分子质量较大，迄今未见有对其进行理论研究的报道.他们通过计算结果表明，各个喹啉环基本保持各自的面共轭结构。计算得到的稳定几何结构和的主要键长。为探讨其发光机理及B和Li 元素在其中所起的作用及M ―N键的共价性、离子性对发光的影响，为进一步探索合成与设计具有优良性能的蓝色发光材料提供理论依据和指导。
4 振动分析
判断分子是否处于稳定构型的一个重要方法是看它的振动光谱是否出现虚频率[16]。刘芳玲，张红梅[17]等对萘及其卤代化合物在B3LYP /6-31G水平下优化了4种化合物的几何构型， 在振动分析中，其振动光谱均未出现虚频率， 说明构型优化基本合理性。
5 前景与展望
近些年来虽然量子化学在研究和分析EL材料方面，解释了一些实验现象，揭示了不少前期未被理解的机理，甚至预期了一些结构性能关系。但量子化学的应用远不止这些。随着量子化学理论不断发展和应用领域的逐渐拓宽，研究方法的不断创新，今后将对电致发光材料的合成和选择提供更好的理论依据和指导。将量子化学与EL材料的性质分析结合起来，才能更好的选择EL材料的构成，合成性能更好的EL材料。
[摘 要]目前我国国家经济发展迅速，随之，化学化工的发展在科学领域也呈现出强劲势头，化学化工材料凭借自己独特的优势不仅在工业生产中得到了广泛的应用，在人们的日常生活中也可以随处可见化学化工材料的身影。化学化工材料已经在各个领域范围内受到了人们的认可，化工材料的应用技术也日新月异，呈现出迅猛的趋势。随着化学化工材料的蓬勃发展，在科学领域不断出现新的学科和新的概念。本文就化学化工材料的应用技术研究为大家进行阐述。
[关键词]化工材料 科学技术 应用
随着化学化工产业的不断发展，各个行业对化学化工材料的应用也有了更为广泛的要求，如何在传统产业链中谋求创新和突破，也成为了化学化工应用技术发展的主要方向，目前，现代建筑业以及新型农业现代产业都对化学化工材料提出了绿色环保的要求。那么化学化工材料在现代建筑业以及新型农业现代产业中的应用具体情况是怎样的呢，现在本文一一阐述。
一、化学化工材料在现代建筑业上的应用
从2008年北京成功举办奥运会开始，世界开始进一步瞩目中国，同时，绿色化工材料也被人们更为广泛的认同。从某个意义上来说，绿色奥运的北京奥运会环保理念，拉开了绿色化工材料在我国建筑行业的应用新纪元。虽然奥运会短暂的过去了，但是绿色化学化工材料在我国的应用还有广阔的市场。
奥运会以来，在“水立方”等奥运场馆中采用的零挥发性有机化合物和低挥发性有机化合物水性涂料更为广泛的在现代建筑业中得到应用。其中水性聚氨酯涂料有着粘合持久、无污染、干燥快的性质，维护起来也更为容易，同时，水性聚氨酯涂料还具有阻燃性，防火性能首屈一指。在“鸟巢”钢结构中使用的氟碳涂料，也是值得现代建筑业关注的化学化工材料的一种绿色涂料。它不但耐溶剂、耐候，还有耐酸碱性的优势。并且其涂刷后性质高度稳定，无害无毒，是当之无愧的“涂料之王”。
谈到化学化工材料在现代建筑业上的应用，不得不说的就是隔热保温材料。像“鸟巢”建筑过程中采用的聚氨酯硬泡材料，其具有保温节能、防止噪音和绿色环保的功能。是现代建筑业中不可或缺的化工材料之一。同样，在奥运场馆座椅上采用的聚丙烯材料，具有阻燃和耐候的特性，同样可以实现回收再次利用。还有值得关注的膜材料。在“水立方“建筑上广泛使用的新型化学化工材料：乙稀-四氟乙烯共聚物。它主要用于膜材料，有着节能、保温隔温、自我清洁的功能。在控制温度方面，其节能效果更为显著，曾为“水立方”节省百分之三十的电能。对于新型建筑产业来说有突破性的建树。
应该说，化学化工材料的应用渗透到了整个现代建筑行业，在绿色环保节能创新方面给现代建筑业带来了新的春天。
二、化学化工材料在新型农业现代产业中的应用
随着社会经济的发展，人们在消费农产品时不再单单重视产品的质量和价格，而是更加注重对品味、特色和安全保健等感性的因素。因此，为了适应这一要求，新型农业应运而生，要想满足新型农业的要求，就要求化学化工材料在微生物肥和生物农药研发上进一步发展。然而农业生产并不是一朝一夕的事，也并不是满足了一代人就可以了，它是关系着我们下一代的发展问题。所以，持续性、发展性以及可循环性就成为了新型农业发展的一个重要特性。而要想能持续发展，与自然和谐共存，就需要化学化工材料应用技术着眼长远，从可持续发展角度进行应用和推广。
传统农药的害处不言而喻，因此绿色农药在新型农业中的应用就越来越为重要。“十一五”以来，加强环境保护成为新的主要目标之一。大力发展“安全、低毒、高效”的环保型农药，保持生态平衡，保障农业产品安全环保成为国家以及人民对农业的更新要求。从而，有机农药应运而生。有机农药中重要的一种腐殖酸类的农药作用更为突出，一方面，腐殖酸类农药产自大自然，并没有传统农药的毒副作用。同时，大自然有丰富无穷的资源，使得有机农药丰富广泛，是可持续发展的前提之一。另一方面，此类有机农药的经济效益可观，又无毒无害，所以深受现代农业好评。是发展前景大好的新型农药之一。
当然，要想农作物增产丰收，还需要一些促进农作物生产效率的有机农药。而这些增效方法可分为物理增效、化学增效、生物增效以及综合增效四类。物理增效，就是不改变农作物的分子，在农作物的细胞间进行各种性能的增效和提升。主要改善农作物的细胞通透性、渗透性和表面活性和粘着性等。化学增效，就是在分子间进行组合和作用，以达到改善农作物的生长形态的方法。生物增效，就是利用生物酶在农作物之间进行调整，进而增加农作物的生长效率。而综合增效就是利用以上各种方法，在不同要求下使用两个以上的增效方法对农作物进行增效生长，以达到增产增收的效果。
随着化学化工材料的不断发展，人们也在尝试将化学化工材料应用到生物菌剂中。在生物菌剂的应用构成中，研究在实验室内取得了较为明显的效果，但是当将这些研究完成的生物菌剂应用到农业生产的农田中，还是遇到了一些问题，因为农田环境对生物菌群的发展环境有所破坏，使得菌剂不能发挥在实验室中的效果。然而，当将化学化工材料与生物菌剂经过合理配比后，再应用到农业生产中，我们可喜的发现了生物菌剂的完美优势，从而完成了生物菌剂与化学化工材料的完美组合，对控制土壤中的农作物病原菌起到了显著的作用。
我国针对现代农业对农药的要求，通过农药企业在技术上进行创新和改革，以达到农业企业发展多元化。这也要求化学化工材料应用技术得到更为多元化以及多方面更为全面的研究，尤其是在现代农产品的生产方面，对化学化工材料的应用技术也要求更为系统和全面的研究和发展。现在，国家对农业化工材料应用和建筑化工材料应用越来越为重视，经过文章的深入分析，希望能对我国化学化工材料的应用和发展起到积极的影响。虽然现在我国的农药生产已经有了一百万吨的突破，但还是不能满足现代农业产业的需求，同时，进出口业务的发展，也使得化学化工材料的应用技术优势更为突出，在平稳中促进全国乃至全球化工化学材料的全面发展。
三、结语
在现代建筑业和新型农业的发展过程中，新型创新性化学化工材料得到了广泛的应用和重视，当然，在全球经济不断升温的今天，只着眼眼前的化学化工材料应用技术是远远不够的，我们还要不断的研究和实验，使化学化工材料的应用技术更为全面和多元化，应用到生产生活的各个领域，从而给我们的日常生活带来更为专业、健康的产品和服务。相信只要通过不断的追求和谨慎的研究，化学化工材料的应用技术一定会得到进一步的完善和升华。
作者简介
李俊闹（1994.1），女，云南昆明人，中南民族大学化学与材料科学学院2012级本科生，材料化学专业
摘 要： 通过水热法合成并使纳米粒子附着在表面，形成复合光催化剂，通过两种半导体材料之间的相互协同作用，提高复合材料的光催化性能及其光致稳定性。并通过XRD、TEM、XPS、FT-IR等表征方法对光催化剂进行分析；在可见光下以RhB （罗丹明B）和MB（亚甲基蓝）为目标污染物，高压汞灯为光源，评估复合光催化剂的性能，并运用XRD、红外、DRS等表征了其结构特征。通过实验可使学生初步了解纳米材料的基本知识，常用的表征分析方法，以及环境污染物降解处理方法。实验内容涵盖材料化学、环境化学、无机材料合成、仪器分析、光催化性能测试等方面。实验内容设置有助于培养学生的科研创造能力。
关键词： 环境化学 污染学习降解
随着全球对环境问题关注程度的日益提高，对从事环境研究人才的要求越来越高。 为了适应社会及经济发展的需求，培养理论实践相统一的应用复合型人才，要特别加强与重视实验教学。环境化学实验设计应反映新的科研成果，以提高学生的创新能力和科研能力，旨在使学生在实验教学中得到更好的综合能力训练。
近年来，半导体光催化技术在净化环境污染物领域的研究得到了广泛关注。因其独特的半导体能带结构和化学热稳定性，作为一种非金属型可见光光催化剂被应用于光催化领域，包括光解水制取氢气、光催化降解环境有机污染物和光催化合成等，引起国内外学者的广泛关注[1-2]。不仅廉价易得，而且其化学组成和能带结构可调控，因此成为光催化材料研究领域研究的热点。但是，单体材料仍然存在缺陷，为解决该问题，本文采用的复合改善单体的光催化性能。
1.实验部分
1. 1 试剂和仪器
2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪、三聚氰胺、乙腈、钒酸钠、硝酸银和亚甲基蓝（MB） （国药集团化学试剂有限公司）；电子分析天平（北京赛多利斯仪器有限公司）；Avatar360型FI-IR 光谱仪（美国Nicolet 公司）；紫外可见分光光度计（岛津 UV-2450）；X射线粉末衍射仪（D/max2500PC）。
1.2 光催化剂的制备
g-C3N4的合成： 称取一定量的2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪和乙腈放入反应釜中搅拌，然后加入三聚氰胺搅拌。将反应釜置于140℃烘箱中反应，反应结束后，反应釜自然冷却至室温。溶液离心分离，蒸馏水洗涤，干燥，所得粉末即为。
的合成： 将含有的水溶液超声后加入于25℃下搅拌。将准备好的NaVO・12HO水溶液逐滴加入上述溶液。搅拌反应后，溶液离心分离，蒸馏水洗涤，60℃干燥，所得粉末即。
1. 3 光催化降解实验方法
在可见光照射下，30℃条件下测量光催化材料的光催化性能。反应光源为模拟太阳光灯源。实验中，将光催化剂和MB （10 mg/L）或者RhB （10 mg/L）水溶液加入光催化反应玻璃瓶中，并通过循环水冷却消除热催化的影响。在光照之前，先将悬浮液在暗处磁力搅拌1 h，使MB （或RhB）染料与光催化剂混合均匀，达到物理吸附平衡。在光反应过程中，MB （或RhB）光催化剂溶液连续磁力搅拌，每5 min （或15 min）取悬浮液，离心去除光催化剂粒子，取上清液测试。使用岛津UV-2450分光光度计，通过测定最大吸收波长确定其浓度，MB （或RhB）的最大吸收波为664 nm （或553 nm）。根据朗伯-比尔定律，溶液的吸光度与浓度成正比，因此可用吸光度代替浓度计算去除率，以此为MB溶液的去除率。计算公式：降解率=（1-）×100%=（1-）×100%，其中C、C分别为光催化降解前后的浓度，A、A分别是降解前后的吸光度值。
2. 结果与讨论
经过XRD、IR、DRS表征发现，合成的为。光催化活性考察表明合成的具有较高的光催化降解活性。
学生在本实验过程中可以学习光催化剂的合成方法，巩固掌握称量固体、液体量取、催化剂洗涤等基本化学实验操作技能，并学习紫外可见分光光度计、红外光谱和DRS的操作方法。学习标准曲线建立的方法。材料的光催化活性最好，光照90 min后RhB的去除率达到85%，光催化降解速率常数最大，说明的存在能够显著提升基体的光催化降解性能。
3.结语
光催化技术已经在制氢、还原，污染物降解等多个领域具有广泛应用。半导体光催化剂是目前应用广泛的环境和能源保护功能性材料之一。本实验可以让学生了解环境污染物控制的新方法，使学生扎实环境化学基础知识的同时，能关注环境领域科技前沿信息， 将最新的科技知识融入基础知识学习中，提高自身的专业技能。
摘 要：材料是社会现代化的物质基础与向导，是一切科学和技术发展必不可少的基石，是人类社会进步的里程碑。而材料化学是材料化学专业的基础课程和主干课程，是由材料科学与化学两大类学科交叉形成的。本文通过分析材料化学教学中存在的问题，针对材料科学学科特征和研究内容、任务，探讨了材料化学教学的改革趋势，希望能够提高材料化学教学质量，提高学生综合素质。
关键词：材料化学；教学问题；改革趋势
材料化学是材料化学专业的一门基础课程以及主干课程，是在化学学科、材料科学的相互交叉、渗透的过程中，形成、发展起来的，属于新兴的交叉、边缘学科。我们所采用的材料化学课程包括了晶体学基础、金属材料、有机高分子材料等等内容。材料化学的课程目的是为了使学生具有初步分析、解决材料中的化学问题的能力，通过该课程的学习，使学生熟悉材料的合成方法、表征手段，使学生掌握材料结构的基础理论，熟悉材料应用领域中的一系列知识，掌握材料性质与结构的关系等。并且为了培养学生的创新能力，通过对材料化学课程的系统学习，能够提高学生的综合素质。
1 材料化学教学中存在的问题
随着新材料、新技术、新理论等的出现，材料化学的快速发展要求教材不断更新，材料科学具有了新的生命力和发展前景。材料科学与工程技术日益融合，材料科学研究已经深入到源自尺度，发生了深刻的变化，并开拓了新的研究领域，如：微纳结构材料等等。并且材料化学是一门实践性很强的学科，作为教材，在日新月异发展的同时，需要具备基础性、前沿性和应用性特征。但是目前，教材对学科的原理、规律等难以阐明，缺乏较强的理化基础，根本无法适应学科的发展变化。一些大学毕业生就算具备很好的理论基础，也缺乏适应能力，后劲不足的缺点。对于材料化学研究的目的来说，教材具备应用型能够学以致用，目的明确；而教材具备前沿性，能够有利于学生较快地适应日后的科研工作，能够恰当地反映材料科学发展。随着科技的不断发展，新型材料的研发已经成了高科技中作为活跃的部分，从实验开发到工业应用，材料研究的周期大大缩短，因此，在材料化学的教材中，需要有意识的突出这一特征。另外，材料化学学科发展实践短，研究范围广，是一门新兴学科，课程参考教学资料少，存在本学科中的新理论、新技术不能及时充实到教材中的现象，对教材编著人员素质要求高，因此，材料化学课程教学内容要体现出与时俱进的理念，要进行很好的选取、改革和优化。
2 材料化学教学内容的改革趋势
2.1 材料化学课程教学内容的选取
在内容选取上，材料化学课程教学内容要根据两条原则。首先，材料化学课程教学的目标是“加强基础、突出应用、提高素质”，因此，要根据材料化学课程的研究内容和课程特征，处理好与其他学科的关系，材料化学专业的材料化学课程强调基础理论，适当地介绍一些传统材料，适当地加入一些内容，如：晶体理论、能带理论、热力学基础、金属结构近似模型等等。其中晶体理论包括晶体缺陷、X射线衍射基本原理、晶体结构对称性等等，不能有物没有理论，也不能有理论没有物理，并且还要适当的介绍一些新型功能材料结构、使用性能等。同时，还要突出其基础理论性，要与金属材料、高分子材料、无机非金属材料等联系起来又区别开来，突出材料合成条件、结构性能的关系。其次，要根据学校学科特点，遵循教学内容的选取原则，如：整体优化、精选内容、跟踪前沿等，根据教师的特长及科研成果，体现出课程内容的前沿性，实现课程内容的广度和深度，力求能够反映出当代材料化学新成就、新工艺等，让学生充分了解到材料化学发展趋势，如：纳米材料、能源材料等新材料，扩大学生的视野，培养学生的学习兴趣。
2.2 选取与优化材料化学课程内容的要求
首先，要了解化学在材料科学总的地位，熟悉材料化学的定义、材料类型、材料应用，了解与材料科学有关的期刊，了解新型材料的制备方法、功能、用途。材料化学结构理论要求掌握晶体结构的周期性、对称性概念与性质，主要包括点阵理论和晶体结构、原子结构等。要求要了解常见的对称元素系、疯子的几何构型等等，熟悉金属、离子化合物晶体，了解群的定义，常见分子点群，了解描述晶体结构的表达方法，掌握金属键能带理论、金属单质结构的近似模型，了解晶体学语言转变为化学语言等的方法，熟悉分子之间作用力等，了解不同化学元素等对材料性能的影响，了解不同材料的本质区别。材料化学合成原理与技术，要掌握材料制备技术，如：无定型材料的制备和晶体材料的制备等，熟悉无机材料制备基础理论，如：化学热力学、动力学等，熟悉高分析材料合成原理与方法。如：自由基聚合、高分子化学反应等。并且要熟悉晶体X射线衍射原理等等。其次，要加深理解各种传统材料结构决定性能的观点，熟悉几类重要材料，如：玻璃与陶瓷、聚合物等。另外，要熟悉纳米材料概念、技术等应用前景，了解光学功能材料、电性能材料等。
2.3 材料化学课程教学内容选取措施
一为了帮助学生顺利抵学习材料化学的基本原理，要重视由表入里、由浅入深的认知过程，处理好材料结构与性能、宏观与微观的关系。
二为了贯彻少而精、精而新、新而优的原则，在讲解课程基础知识的同时，要注重理论的连贯性，注意适当穿插新的研究成果，处理好课程内容更新与精选、更新与基础的关系，拓宽学生的知识面，注重其他课程和学科的渗透、促进作用。
三为了巩固学生学到的知识，要充分发挥例题习题的作用，使学生运用所学的知识去分析、解决问题。加强学生的练习，拓展并深化对基本概念、原理的理解，检查学生对课程内容的理解和掌握程度，提高其分析问题和解决问题的能力。
四为了训练学生演绎法和归纳法两种思维方式，要重视演绎法和归纳法的学习、运用，为化学理论提供一种思维体制，总结更新知识，培养学生观察、分析、推理等能力。
五为了提高学生的创新意识和综合素质，要注重理论联系实际，注重实验技能的训练，处理好理论教学与实验内容的关系，通过实验教学加深对原理的理解。
摘要：关于建筑装饰装修材料有害物限量，我国虽制定了系列标准及规范，但目前市场上的产品仍是鱼龙混杂，一般消费者很难鉴别这些材料或物品的环保程度，导致一些高污染的装饰装修材料、物品进入家庭，引发室内空气污染问题，危害居住者健康。
关键词：建筑装修；室内装修；室内污染；防治对策
一、建筑装修工程施工过程的特点
建筑装修工程指的是通过相应的施工操作，在原有的建筑物主体上添加一层装修层，实现建筑物的美观和整洁，提高建筑物业主的居住环境质量。在建筑装修工程施工过程之中，其主要是依托于建筑物的承重墙等结构主体的支持才能够进行相关的装修操作。而在装修的过程中，所使用的漆料和木板由于经过了相应的化学加工处理，很有可能含有甲醛等对人体有危害的气体，可能对人民群众的身体造成危害，在加工的过程之中，也有可能或产生粉尘，影响到人民群众的身体健康。
在建筑装修工程施工过程之中，由于建筑物的施工环境限制，整个建筑装修工程施工只能在一个有限的建筑物空间之内进行，这就很有可能发生建筑装修工程施工和其他建筑物施工过程的平行交叉施工，这就导致在建筑装修工程施工过程中会产生一些不安全的因素，导致一些质量问题的产生。与此同时，由于建筑物业主的具体要求不尽相同，这也就导致进行装修使用的过程中所要进行施工操作也不尽相同。除此之外，进行建筑装修工程施工的材料的类别也很多，这些材料所蕴含的各种物质可能造成对建筑物内部的污染的效果也各不相同，其可能含有的污染物的种类就具有甲醛、粉尘等物质。具体的说，就是在进行建筑装修工程施工的时候，建筑团队要选取不同的施工工艺来进行施工，在保证建筑物室内美观的基础上，保证室内的环境不受污染。
二、建筑装修材料中主要污染物及影响因素
1、涂料
目前室内装饰装修主要用到的有卫生间或阳台的防水涂料、内墙涂料和木器涂料。一般厨卫用的防水涂料主要两大类：聚氨酯类防水涂料和聚合物水泥基防水涂料，早期的聚氨酯类防水涂料因含有煤焦油或沥青，属于严重污染环境损害健康的产品，已经被淘汰，此外，聚氨酯防水涂料普遍使用的交联剂是莫卡（MOCA），也属于可疑致癌物，目前使用的新型聚氨酯类防水涂料为水固化型聚氨酯防水涂料以水为固化扩链剂，不需交联剂莫卡（MOCA），而且不含苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯酯等有害有毒溶剂，属于环保产品。另外，内墙涂料中以合成树脂乳胶漆为主，属水性涂料，内墙腻子的主要成分也属于无机成分，健康危害风险较低，但鉴于市场中很多淘汰工艺或禁用产品的盛行，需注意以下几点：第一、合成树脂乳胶漆属水性涂料，虽然环保性较溶剂型涂料高，但乳胶漆的添加助剂较多，注意表面活性剂、成膜助剂、防霉杀菌剂、防冻剂中是否含有禁用物质（烷基酚类、乙二醇醚和乙二醇酯、乙二醇）或强溶剂等；第二、内墙腻子主要为无机成分，严禁添加建筑胶（107、108、801、901胶水），以免带来化学污染；第三、防水涂料中目前使用的湿气固化聚氨酯防水涂料和聚合物水泥基防水涂料属环保型产品，严禁使用含煤焦油或含沥青的聚氨酯涂料。
2、胶黏剂
与涂料组成类似，胶黏剂也是以高分子材料为主料，配合各种固化剂、增塑剂、填料、溶剂、防腐剂、稳定剂和偶联剂等助剂配制而成。高分子材料有热塑性树脂、热固性树脂、合成橡胶、天然高分子物质等；溶剂有脂肪烃、酯类、醇类、酮类、卤代烃类、醚类等；增塑剂用的较多的是邻苯二甲酸酯类；固化剂种类有脂肪族多胺、芳香族多胺、芳环脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子聚酰胺、有机酸酐、咪唑类等；颜填料则包括氧化铁红、氧化铁黄、云母氧化铁、三氧化二铬等。根据胶粘剂的原料组成，造成室内污染的成分主要来源于溶剂中的挥发性有机化合物、有毒固化剂与增塑剂以及其他助剂等。
3、氨气
氨气是室内装修污染的污染源之一，是一种具有强烈刺激性气味的气体。建筑物的混凝土外加剂会造成氨气污染，有的建筑单位为了缩短工期，使用了高碱混凝土，这些混凝土中含有大量的氨类物质，随着环境温度、湿度等的变化，这些物质会还原成氨气，并从墙体中缓慢释放，进而造成室内空气中氨的浓度不断增高。氨气对人体的主要危害在于它会削弱人体的免疫能力。氨气被人体吸入后，会与人体血液中的血红蛋白结合，进而破坏血红蛋白的输氧功能，长期大量吸入氨气会出现流泪、咽疼、声音嘶哑、咳嗽、痰中带血、胸闷和呼吸困难等一系列呼吸道疾病。
三、室内建筑装修危害的防止
1、严控建筑装修工程施工材料质量
施工团队在引进施工材料的时候，要仔细地审查材料的性能，并根据工程的具体需要进行装修材料的选取工作。因为，只有保证了建筑装修工程施工材料质量满足相应的质量检验标准，才能够保证建筑材料之中所蕴含的的有毒害物质的组分控制在一定的范围内，才能够保证建筑装修工程的室内环境控制达到相应的水平。需要通过这样的方式，以有效地保证建筑装修工程的室内环境。但是，截止目前为止，我国还没有形成一个监督管理严格，价格符合统一标准的建筑材料市场，这就导致很多质量并不符合国家相关规定的材料的流入。这就需要建筑团队组织相关的专业技术人员，进行对建筑材料的严格检查，确保建筑装修工程施工过程之中使用的建筑材料都是性价比高、绿色无污染、符合可持续发展原则的建筑装修施工材料。具体地来说，就要求施工团队仔细审查建筑装修材料的规格性能、建筑装修材料的环保性能。针对目前越来越严重的环境污染问题，建筑团队在进行建筑材料选取的时候，必须严格遵守《民用建筑室内环境污染控制规范》的相关规定，使用绿色无污染的建筑物装修材料。在建筑装修工程施工过程之中，如果建筑团队想要更改施工的建筑装修材料，必须要申报监督管理部门，经过认可之后才能够更改建筑装修施工材料。
2、简化装修模式，增添绿色植物
家居装修应以实用、简约为主，过度装修会引发污染的“叠加效应”。绿色植物可起到净化室内空气的作用，比如芦荟、常春藤、龙舌兰、月季和玫瑰等，这些植物可吸收室内装修产生的有害物质。
3、进行必要的室内环境检测和空气处理
室内污染，其实是化学污染，所以，不能简单地凭气味感觉来判断，必须借助于专业设备由专业人员进行分析处理。装修后的房屋不要急于入住，应该先找室内环境监测部门进行检测，听取专家的意见，选择合适的入住时间。
4、建立健全相关的法律法规
通过立法的方式可使室内装修污染物的防治控制有法可依、有章可循。应从源头抓起，政府部门要加强装饰、装修材料质量标准的细化工作，各级质量技术监督部门应将建筑材料的环保性能作为一项重要内容，并加对大建筑材料违法行为的惩处力度。各级的工商、质量技术管理监督部门应加大联合执法的力度，在流通领域开展有效的监督管理。
结束语
室内装修造成的室内空气污染及其防治措施是一个常新的研究课题，室内装饰污染的防治应以事前控制为主，事后处理为辅，双管并重，双管齐下。通过施工团队和质量监督单位的共同努力，实现建筑装修环境的有效提升，保证人民群众不受装修污染的干扰。
[摘 要]采用红外光谱、气质联用仪对一种涂料的化学成分进行检测分析，对涂料的红外光谱进行解析、综合定性，并用气质联用数据进行验证，确定出涂料的溶剂及基料。
[关键词]涂料；溶剂；红外光谱；气质联用；分析
随着现代生活水平的不断提高，对居室进行不同程度的装修在城市居民中已成为一种趋势。在装修中必然要用到大量的油漆和涂料，由此带来的室内空气污染问题也日益突出，尤其是涂料中挥发性有机化合物在室内不断释放，会引起不良建筑物综合征，其对健康的影响已引起了人们的极大关注。挥发性有机化合物主要存在于涂料的溶剂中，因此关注涂料溶剂成分就显得势在必行。
1 实验部分
1.1 实验仪器、设备及溶剂
分析采用Bruker公司的TENSOR27傅立叶变换红外光谱仪；HP6890GC-5975BMS型气相色谱-质谱联用仪（Angilent公司）；上海安亭科学仪器厂80-28型离心机；甲醇：天津市科密欧化学试剂有限公司，分析纯；二甲苯：天津市科密欧化学试剂有限公司，分析纯。
1.2 实验内容
1.2.1溶剂的鉴定
由于样品是液状涂料，考虑到其中含有一定量的溶剂或水，先对样品进行蒸馏，在圆底烧瓶中放入23.0g涂料样品，采用常压蒸馏装置，用电热套加热，缓慢升温，当外部温度计达到140℃时开始有无色液体馏出，该液体有芳香烃的气味，蒸馏得到的馏分共重7.3g，计算可知溶剂所占比例为31.7%。
蒸馏出的溶剂先进行有无水测试，结果显示溶剂中不含水。将溶剂的原样涂在干净、平整、透明的NaCl晶片上，做红外光谱，如图1所示。
图1所示的红外光谱反映该溶剂是一个混合溶剂，3030cm-1和1606cm-1分别为苯环的C-H伸缩振动和C=C伸缩振动，说明有芳香烃化合物；1377cm-1是-CH3对称变形震动峰，是-CH3的特征吸收峰，900～650cm-1有芳基的3种取代类型的数据，说明溶剂中可能含有领、间及对位3种二甲苯。1241cm-1为羰基的伸缩振动峰，说明溶剂中可能含有酸类或脂类。
为了证实溶剂的成分，采用GC-MS分析方法进行验证。GC条件：IIP-5MS5%PhenglMethySikloxane型弹性石英毛细管柱（30.0m×250um×0.25um），模式为恒定流量，初始流量为0.8ml/min，额定初始压力为55.227KPa，平均速率为34cm/sec，分流进样，分流比为125：1，分流流量81.1ml/min，进样口温度230℃。升温程序：初始温度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。进样量0.2ul。MS条件：EI源，离子源温度230℃；接口温度280℃；电子能量69.922EV；倍增器电压1152V；四级杆温度150℃；溶剂延迟0min；扫描范围30～400amu。按照上述实验方法对样品进行分析，获得了涂料溶剂成分的总离子流图，如图2所示。通过G1701BA化学工作站数据处理，检索NIST05谱库，确定样品的组成；采用面积归一化法计算出各组分的相对百分含量。
经NIST05普库检索，共鉴定出6种化合物，结果见表1。GC-MS分析结果证实溶剂系统由甲苯、二甲苯、乙苯、乙酸丁酯等组成，证实了红外光谱图的分析结果。
1.2.2成膜物的鉴定
在离心管中装入涂料约1g，用二甲苯溶解，溶解的涂料做离心分离，将第一次离心得到的上层清液倒入干净的锥形瓶中待用。取下层浑浊液用二甲苯洗涤重复离心6～8次，始终无沉淀出现，说明该涂料无无机涂料，开始的浑浊为未溶解的涂料样品。将锥形瓶中的上层清液在红外灯下浓缩至少量，用甲醇做沉淀剂，得到成膜物的沉淀，过滤，洗涤，将沉淀烘干至恒重，称量得到0.58g。计算得成膜物的质量分数58%。将烘干的成膜物做红外光谱图，如图3.该谱图与红外标准图对照[4]，可知该成分为短油醇酸树脂。1730cm-1、1602cm-1、1581cm-1、1283cm-1和741cm-1为醇酸树脂的特征吸收峰，其中1602-1和1581cm-1为弱的双吸收峰。
由此粗略判断该涂料为醇酸树脂涂料，但考虑到氨基树脂（由尿素或三聚氰胺与醛缩聚而成）和醇酸树脂可以混合成氨基树脂涂料，检查谱图中并无氨基树脂的特征值1552cm-1和815cm-1及908cm-1或849cm-1或826cm-1[5]，所以可以判断该涂料为醇酸树脂涂料。
2 结论
该醇酸涂料的成膜物为短油醇酸树脂，溶剂为甲苯、二甲苯及乙苯等毒性较大的挥发性化合物。挥发性有机化合物（volatileorganiccompoubds，VOC）常见的有脂肪烃混合物、萜烯类、芳香烃类、醇类、酮类、醚类、醚醇类等，是造成室内空气污染的主要原因之一。有机溶剂大多挥发性有机化合物，装饰装修材料中的有机溶剂挥发到空气中污染空气后，可直接对人体造成各种严重损害，甚至中毒死亡。该涂料中的挥发性VOC比重较大不能用于室内装修。
[摘 要]采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2O4，并采用溶胶凝胶法在其表面进行了CeO2包覆。用XRD、SEM和循环测试分别对包覆后粉体的晶体结构、形貌和电化学性能进行了研究。结果表明：通过LiMn2O4表面包覆CeO2，其电化学性能得到显著提高。综合分析，当LiMn2O4表面包覆CeO2为3.0%时，其综合电化学性能最优，首次放电容量可达120.9mAh/g，在20周循环后容量保持率仍为94.0%。
[关键词]锂离子电池；正极材料；CeO2包覆；LiMn2O4；性能
0 引言
目前对于尖晶石型LiMn2O4作为锂离子电池正极材料的研究较多，主要因为其具有无毒、价格低廉、安全性高等特点。但是尖晶石型LiMn2O4在充放电过程中会发生锰在电解液中的溶解[1]，造成在反复的充放电过程中有明显的容量衰减现象，大大降低了电池的比容量及循环寿命。国内外研究表明，表面包覆可以有效地改善锂离子电池正极材料的性能。当前，包覆物质主要有C、CaF2、TiO2、Al2O3、Li3PO4[2～5]等。本文通过CeO2表面包覆LiMn2O4，研究不同CeO2包覆量LiMn2O4的结构、形貌、包覆量及电化学性能，分析不同CeO2包覆量LiMn2O4的循环性能。
1 实验
1.1 CeO2改性LiMn2O4的合成
采用高温固相法合成LiMn2O4，将摩尔比为1.05：4的Li2CO3（分析纯）和电解MnO2（分析纯）混合均匀，在800℃条件温度下保温9小时，冷却到室温，得到LiMn2O4正极材料。用合成的LiMn2O4正极材料作为包覆目标，Ce（NO3）2・6H2O（分析纯）为包覆原料，制备包覆量为1.0%，3.0%，5.0% CeO2的正极材料。分别取计量比的Ce（NO3）2・6H2O溶于去离子水中，搅拌溶解后，加入一定量的柠檬酸溶解。再取2.0g的LiMn2O4加入到混合溶液中，在75～85℃下搅拌至水分蒸发呈凝胶状。将凝胶在100℃下真空干燥8h，再在750℃下热处理6h，得到包覆量为1.0%，3.0%，5.0% CeO2的LiMn2O4正极材料。
1.2 电池制备
将制备的正极材料与乙炔黑、聚四氟乙烯按70：15：15的物质量比均匀混合，配制成锂离子电池的正极，用锂片做负极， 隔膜为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）（体积比为1：1：1）做为电解液，在德国M.Braun公司生产的LAB Master氩气手套箱内组装成双电极试验模拟电池。
1.3 材料结构分析及电化学性能测试
采用日本理学D max-RD12kw旋转阳极衍射仪进行XRD分析材料的微观结构，测试条件：CuKα辐射，40kV管电压，100mA管电流，扫速为8°/min；采用JSM-6390LA扫描电子显微镜分析材料形貌。电池组装完毕静置放置10h后，在室温下，采用CT2001A Land电池测试仪进行恒流充放电测试。以0.1C倍率进行恒流充放电测试，充放电区间为2.8～4.4V。
2 结论分析
2.1 LiMn2O4/ CeO2正极材料结构
由图1可知，当CeO2包覆量达到3.0%后，LiMn2O4的XRD图谱出现了CeO2的杂峰；随着包覆量达到3.0%，该衍射峰变得更强。但包覆后，LiMn2O4的晶格常数并没有明显的变化，说明CeO2在LiMn2O4颗粒表面是作为一个独立相存在的。
通过未包覆和包覆3.0%CeO2的LiMn2O4的SEM图可知，采用高温固相合成法制备的LiMn2O4颗粒尺寸主要在2～6μm之间，而包覆3.0%CeO2的LiMn2O4颗粒尺寸主要集中在3～5μm之间，其均匀度明显优于未包覆的LiMn2O4，有益于锂离子的脱嵌。未包覆材料的LiMn2O4单晶颗粒形成完整，单个颗粒呈现立方结构；表面包覆3.0%CeO2的LiMn2O4，样品颗粒均匀性较好，表面较为光滑，颗粒之间存在明显的边界，没有较大的团聚现象发生。
2.2 电化学性能
图2是包覆0、1.0%、3.0%、5.0% CeO2的LiMn2O4在室温条件下的首次充放电曲线。从图中可以看出，未包覆的LiMn2O4首次放电容量为125.0mAh/g，比包覆CeO2的LiMn2O4首次放电容量要高，这可能是包覆后材料未完全活化的原因。随着CeO2包覆量的增加，材料的首次放电容量有所减小，但减小幅度不大。当CeO2的包覆量为3.0%时，其首次放电容量显著减小。
图3是包覆0、1.0%、3.0%、5.0%CeO2的LiMn2O4在0.1C放电倍率下的循环性能。从图中可以看出，在室温下充放电20周后，未包覆的LiMn2O4容量衰减最快，为初始容量的81.3%。当CeO2包覆量从0增加到3.0%时，LiMn2O4的放电容量降低的幅度较小，但循环能力明显提高。当包覆量为3.0%时，其具有最佳的电化学性能，首次放电容量可达到120.9mAh/g，循环20周后容量保持率可达到94.0%。尽管包覆量为5.0%的试样也表现出较好的循环能力，但包覆较多的CeO2使得离子通过CeO2和LiMn2O4界面的阻力增大，使得其放电容量较低。综合考虑，CeO2最佳的包覆量为3.0%。
3 结论
（1）随着CeO2包覆量的增加，LiMn2O4的放电容量虽逐渐降低，但幅度较小，其循环能力明显提高，说明LiMn2O4表面包覆CeO2可显著提高它的电化学性能。
（2）综合考虑不同CeO2包覆量LiMn2O4的首次放电容量和循环性能，当CeO2表面包覆量为3.0%时，其具有最优的电化学性能，首次放电容量可达121.1mAh/g，在20周循环后容量保持率仍为94.0%。
作者简介：吕斌（1987―― ），男，陕西咸阳，助理工程师，主要从事锂离子电池正极材料研究。
[摘 要]金属材料化学成分的含量及形态决定着金属的性能，准确分析金属材料的化学成分对鉴别材料性能及用途起着重要作用。利用传统化学法进行成分分析存在着过程复杂、效率低下的缺点，本文主要介绍紫外可见分光光度法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、原子发射光谱法、X射线荧光光谱法等常见仪器分析方法在金属材料化学成分分析中的应用。
[关键词]金属材料，化学成本，仪器分析
金属材料的化学成分是决定材料性能和质量的重要因素，现行国家、行业标准对绝大多数的金属材料都规定了其必须保证的化学成分，有的甚至作为质量、品种的指标。金属材料的化学成分分析依据分析原理和分析条件不同，分为化学法和仪器法。化学法主要根据金属成分的化学反应来确定金属材料的组成成分，这种方法能够准确定性及定量分析金属化学成分，但存在着试剂消耗量大、过程复杂、效率低下的缺点。仪器分析法则根据元素的的光学、电学等化学性质，利用分析设备为依托，准确快速地实现成分分析。随着仪器分析学科的发展和越来越多先进分析设备的问世，紫外可见分光光度法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、原子发射光谱法以及X射线荧光光谱法等仪器分析方法在金属材料分析领域应用越来越成熟。
一、 紫外可见分光光度法
分光光度法的原理是利用重金属与显色剂发生络合反应，生成有色的分子团，反应后溶液的颜色深浅与浓度成正比。在特定的波长下与标准样品比色检测。目前分光光度分析主要有两种，一种是利用物质本身对紫外及可见光的吸收进行测定，另一种是生成有色化合物，即“显色”，然后测定。虽然不少无机离子在紫外和可见区都有吸收，但因一般强度较弱，所以直接用于分析的较少。加入显色剂使待测物转化为紫外和可见光区有吸收的化合物来进行光度测定，是目前金属材料分光光度分析方法最广泛的手段。通过分光光度法，可测定金属材料中的Mn、P、Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、V、Al、W、Nb、Mg等化学成分。与传统化学法相比，紫外可见分光光度法具有灵敏度高，仪器设备操作简单，操作便捷、快速的有点，能够广泛应用在各种金属材料的化学成分分析中，但是相比较于化学法以及其他仪器分析方法，存在着样品需要显色处理、准确度不高的不足。
二、 原子吸收光谱法
原子吸收光谱法是20世纪50年代创立起来的一种新型仪器分析方法，依据金属材料中被分析的目标元素能够吸收特定波长的特征谱线，根据特定元素对光吸收量的多少从而利用朗博比尔定律去进行定量分析，实现金属材料中元素含量的分析。该种方法能够实现金属材料中70多种微量元素的成分分析。分析灵敏度根据原子化方式的不同有所不同，火焰原子吸收光谱法测定的金属材料相对灵敏度为1.0×10-8～1.0×10-10g・mL-1，非火焰原子吸收分光光度法的绝对灵敏度为1.0×10-12～1.0×10-14g。原子吸收光谱法作为一种成熟且应用广泛的分析方法，应用在金属材料化学分析领域具有不可替代的优点：首先，该方法分析范围广，能够分析金属材料中70多种主次微含量的元素；其次，原子吸收光谱法采用的是锐线光源，减少了目标元素之外的其他元素光谱干扰，有利于得到更为准确的分析结果，测定微、痕量元素的相对误差可达0.1%～0.5%，这点在基体复杂的金属材料分析中尤为明显；再次，该方法具有良好的稳定性和重现性，精密度好，一般的仪器分析结果相对标准偏差为1%～2%，性能好的仪器可达0.1%～0.5%。第四，该方法分析的速度快，分析一个样品只需要数十秒至几分钟。基于以上优点，该方法已经成为金属材料化学成分分析的主要手段。但是该法也存在每次测试只能分析一个目标元素，分析多元素时样品用量大，以及只能分析液体样品，金属材料需要化学前处理的不足。
三、原子荧光光谱法
原子荧光光谱法是1964年以后发展起来的，是通过测量待测元素的原子蒸汽在特定频率能激以下所产生的荧光发射强度，以此来测定待测元素含量的方法。原子荧光主要有5种基本类型：共振荧光、直跃线荧光、阶跃线荧光、敏化荧光和多光子荧光。大部分仪器分析工作时使用的是共振荧光因其跃迁的概率最大且普通线光源即可获得相当高的辐射密度。原子荧光光谱法在金属材料化学分析中应用最成功的是金属材料中易形成气态氢化物的As、Sb、Bi、Se、Ge、Pb、Sn、Te和Hg等8种元素的痕量分析，到20世纪末，又增加了Cd和Zn两种元素。目前有些国家标准中已经将原子荧光光谱法指定为金属材料中个别元素分析的标准方法。原子荧光光谱法分析金属材料，具备以下几个方面的优点：1、分析元素能够与可能引起干扰的样品基体分离，消除干扰；2、与溶液直接喷雾进样相比，氢化物法能够将待测元素充分预富集，进样效率接近100%；3、连续氢化物发生装置易于实现自动化；4、不同价态的氢化物发生条件不同，可进行金属材料中痕量元素的价态分析。但是基于原子荧光光谱法的原理，能够形成气态氢化物的元素有限，所以原子荧光光谱法仅能够实现金属材料中部分元素的分析，而不能实现所有成分元素的测定，存在一定的局限性。
四、原子发射光谱法
原子发射光谱法与原子吸收光谱法相辅相成，是金属材料中无机元素定性和定量分析的主要手段。分析的原理是依据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线，对元素进行定性和定量分析。该方法分析目前最主要的仪器为ICP-AES，此类仪器可实现70多个元素的微量、痕量分析。与原子吸收光谱法不同，使用该仪器分析方法分析金属材料时，一个样品一经激发，样品中各元素都各自发射出其特征谱线，从而可以实现一个金属材料样品同时测定其中的多个元素含量。使用原子发射光谱法分析的试样，大多数不需经过化学处理就可分析，且固体、液体试样均可直接分析，若用光电直读光谱仪，还可在几分钟内同时做几十个元素的定量测定。对于批量金属材料的分析，体现出了快速和样品使用量较少的优点。原子发射光谱法的仪器大多都具备检出限低，稳定性及重现性好的优点，但也存在一定的不足，在金属材料分析中，由于各个元素的发射谱线众多，各个目标元素有时会出现相互干扰的情况，影响结果准确性；分析金属材料中主元素含量时，由于含量过高，分析的准确性会变差；该类仪器分析方法，只能分析金属材料中的元素含量，而不能分析金属材料中的化合物含量或者元素的形态；虽然缺点明显，但是原子发射光谱法还是以其无法比拟的优点赢得众多金属材料化学成分分析者的欢迎，成为金属材料化学分析的首选手段。
五、结语
使用仪器分析方法进行金属材料的化学成分分析，每种方法适用的样品类型以及分析的目标不一致，优缺点明显。如何根据金属材料的性质以及分析的目标选取适当经济的分析方法，才是做好金属材料化学分析的关键。随着化学分析技术的进步以及仪器性能的不断提高，仪器分析手段将会更加广泛地应用到金属材料化学分析中。
【摘 要】材料化学是从化学的角度研究金属、非金属等多种材料的科学，课程内容涉及面广。以晶体学为主线的材料化学课程教学，通过对材料结构的解析和比较使学生明确各类材料在合成、性能和应用方面的异同，体现了基础理论和应用的结合。
【关键词】晶体学；材料化学；课程模块
现代科学技术赖以发展的各种材料主要以固态形式存在。按照基本粒子排列的有序程度，固态物质可以分为晶态、非晶态和准晶态。鉴于大多数材料只存在于晶态之中且晶态材料具有特殊的规则性，在近代自然科学体系中，通过晶态获得微观立体结构信息已成为极其重要的研究渠道。因此，晶体学是材料科学发展的重要支柱。
材料化学是材料科学的重要分支，是一门研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的科学[1-2]。在材料化学的课程学习中，对于材料结构的认识尤为重要[3]。本文结合本科教学实践，分析了《材料化学》课程的特点和存在的问题，阐述了以晶体学为主线的课程设计及教学方法。
1 《材料化学》课程的特点及存在的问题
首先，《材料化学》是材料类专业的重要专业基础课，课程内容多，涵盖了材料的制备、结构、性能及应用。从所涉及的材料来看，包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料、纳米材料、功能材料等。这就要求《材料化学》授课教师的知识面广，在内容组织上不仅能体现不同材料各自的特点，还要强调它们之间的联系。
其次，不同于《无机化学》等课程，作为一个较新的学科和课程，《材料化学》不具备经典、权威教材。目前，各大出版社的《材料化学》教材内容各不相同，有些甚至差别较大。此外，新材料的开发、传统材料的升级一直是研究热点。因此，材料相关的理论和知识日新月异。如何将新技术、新成果引入到《材料化学》课程中，做到知识与时俱进，是课程教学中面临的一个重要问题。
2 以晶体学为主线的《材料化学》课程教学
2.1 课程内容模块化
按照材料化学专业培养目标及山东科技大学人才培养的特点，材料化学课程选用李奇教授编写的《材料化学》作为教材。根据对本课程的理解，以晶体学基本原理为主线，将课程内容进行模块化整合，分为背景模块、晶体学原理模块、金属材料模块、无机非金属材料模块、高分子材料模块和学科前景模块。
2.2 课程设计及教学方法
背景模块主要介绍材料化学课程在材料科学中的地位、材料化学课程内容、学习目的及学习方法，结合实际例子（如摔不碎的纳米陶瓷刀，“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”――金属玻璃等）激发学生对课程的兴趣。
晶体学原理模块中以晶体的周期性和对称性为教学重点，结合宏观实例解释微观的概念和原理。鉴于晶体学原理模块内容较为抽象，在教学过程中采用多媒体与模型（主要是球棍模型）相结合的方式，通过对比教学加强学生对基本概念和原理的掌握。从晶体与非晶体的异同入手引出晶体的周期性和对称性，从晶棱、晶面和晶胞三个层次分析晶体的特点，结合X射线衍射完整讲解晶体学知识，引导学生构建完整的晶体学理论框架。
在学习晶体学知识的基础上，金属材料模块、无机非金属材料模块和高分子材料模块分别从三大类材料各自的结构出发结合制备方法引出材料的性能及应用。在金属材料模块的教学中，结合前期《无机化学》中有关金属晶体的知识，引出“等径圆球密堆积”的模型，从而分析金属单质一维、二维和三维密堆积的基本形式。为了使学生更好的理解二维密堆积中四面体空隙和八面体空隙的产生，在教学中将学生分成若干小组，每组发放一定数量的乒乓球（代表金属单质原子），请学生动手排出密堆积的形式。另外，准备已组合好的模型，让学生从不同角度观察二维密堆积，查找四面体空隙和八面体空隙的位置。通过二维密堆积的详细讲解和学生的动手组装，使学生更好的理解密堆积，为后续金属单质的三维密堆积和合金结构的学习打下良好的基础。
在金属材料中除了金属晶体之外，还涉及到准晶这一特殊的结构。与晶体的长程有序不同，准晶具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性。这部分的教学中着重强调准晶与晶体在结构上的不同，并由此引出其制备和性能的特殊性。
在无机非金属材料模块的教学中，引导学生从比较离子晶体与金属晶体的结构区别入手，结合球棍模型的组装，使学生掌握离子晶体结构的解析方法。着重强调离子晶体结构分析中以往学生经常出现的错误。例如氯化铯（CsCl）晶体的解析，学生在根据晶体结构示意图（图1）进行分析时往往得出其为体心立方结构，但实际上CsCl晶体应该是简单立方结构。该错误的出现是因为学生并未掌握离子晶体结构分析要点。在离子晶体的结构解析中，应首先分析负离子（或正离子）的排列方式，然后查找正离子（或负离子）的位置及其占据的空隙类型，最后分析正负离子的配位数以及每个晶胞中所含正负离子个数。只有按照这样的分析方式才能正确得出晶体结构。在学生熟悉无机材料典型的晶体结构后，引出无机材料的经典制备方法，并比较各种方法间的差异，由此得出材料的性能和应用。在晶态无机材料的教学中，穿插近代科研中比较热门的碳材料（如碳纳米管、石墨烯等）和分子筛材料，分析这些材料的特殊结构及由此衍生出的特殊性质和应用。例如，分子筛材料特殊的孔道结构使其具有择形催化性能并在石油化工领域中有着非常重要的应用。
另一方面，在无机非金属材料中还涉及到非晶态材料。教学过程中通过晶体结构的周期性和对称性，引出非晶态材料（如玻璃等）的结构特点，注重新兴非晶态材料（如金属玻璃）的合成及性能。
在高分子材料模块的教学中，引导学生总结高分子与小分子在结构上的差异，引出高分子的晶态、非晶态、液晶态和取向态。结合偏光显微镜对球晶的观察，使学生进一步明确晶态高分子与金属晶体、离子晶体等的区别。通过高分子材料的晶态没有小分子完善，而其非晶态的有序性却高于非晶态小分子，引出高分子材料具有小分子所不具备的特殊性能和应用。
在前景展望模块，主要从化学的角度针对材料的发展进行分析，使学生认识到材料的特殊魅力。结合材料化学的发展前沿，提高学生对材料学科今后发展趋势的认识，为学生成为材料专业技术人才奠定坚实的基础。
3 结语在材料化学课程教学中，以晶体学为主线将金属材料、无机非金属材料和高分子材料串联在一起。采用比较式教学、多媒体和模型相结合的教学手段，加深学生对材料结构、制备、性能和应用的理解和认识，提升学生分析解决问题的能力。
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