《無機(jī)材料合成與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《無機(jī)材料合成與應(yīng)用》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱無機(jī)材料合成與應(yīng)用SynthesisandApplicationofInorganicMaterial課程編碼SCC821421020開課院部理學(xué)院課程團(tuán)隊無機(jī)材料合成與應(yīng)用（化學(xué)）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實驗0上機(jī)0實踐0課外學(xué)時32適用專業(yè)化學(xué)授課語言中文先修課程無機(jī)化學(xué)（2-1）、無機(jī)化學(xué)（2-2）、有機(jī)化學(xué)（2-1）、分析化學(xué)、物理化學(xué)（2-1）、有機(jī)化學(xué)（2-2）、物理化學(xué)（2-2）課程簡介（限選）《無機(jī)材料合成與應(yīng)用》是化學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)選修課，主要介紹無機(jī)材料的典型合成方法、原理及其應(yīng)用實例，內(nèi)容涵蓋無機(jī)合成化學(xué)的基本問題以及無機(jī)材料領(lǐng)域的最新研究動態(tài)。以水熱與溶劑熱法、溶膠-凝膠法、固相法、化學(xué)氣相沉積法和模板法等無機(jī)合成反應(yīng)為綱，系統(tǒng)介紹上述合成方法的基本概念、技術(shù)原理、反應(yīng)設(shè)備及其應(yīng)用實例。同時，為使學(xué)生了解無機(jī)材料的科技前沿問題，課程內(nèi)容主要系統(tǒng)介紹了近年來發(fā)展迅速、應(yīng)用前景廣闊的多孔材料、納米材料以及晶體材料等幾類典型無機(jī)材料的合成化學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用實例。無機(jī)材料的合成及其應(yīng)用進(jìn)展日新月異，因此，本課程還注重理論教學(xué)與實際相結(jié)合，通過讓學(xué)生在課上現(xiàn)場匯報展示，使化學(xué)專業(yè)的學(xué)生在掌握無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等基本知識的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和掌握無機(jī)材料制備及應(yīng)用方面的最新前沿專業(yè)知識，使學(xué)生初步具備設(shè)計合成無機(jī)材料的能力。Synthesisandapplicationofinorganicmaterialsisaspecialtyelectivecourseforchemistrymajors,whichmainlyintroducesthetypicalsynthesismethods,principlesandapplicationexamplesofinorganicmaterials.Thiscoursecoversthebasicproblemsandthelatestresearchtrendsoftheinorganicmaterials.Ontheonehand,thiscoursesystematicallydescribesthebasicconcept,technicalprinciple,reactionequipmentandapplicationexamplesofhydrothermalmethod,solvothermalmethod,sol-gelmethod,solidphasemethod,chemicalvapordeposition,templatemethod,etc.Ontheotherhand,tomakethestudentslearnthescientificfrontiersoftheinorganicmaterials,thiscoursealsodescribesrecentlydevelopedandwidelyappliedinorganicmaterials,suchasthepreparationandapplicationoftheporousmaterials,nanomaterials,crystallinematerials,andsoon.Inorganicsynthesischemistryisdevelopingfast.Thus,thiscoursealsocombinestheoreticalteachingandpractical,whichmakesthechemistrymajorstolearntheexpertiseaboutsynthesisandapplicationofinorganicmaterialsandgettheinitialabilitiesofdesigningandsynthesizinginorganicmaterialsonthebasisthattheyhavelearnedinorganicchemistry,analyticalchemistry,organicchemistry,andphysicalchemistry.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人、審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：了解無機(jī)材料合成與制備的基本方法和技術(shù)是6.22M2目標(biāo)2：了解無機(jī)材料制備的科技前沿問題以及近年來發(fā)展迅速、應(yīng)用前景廣闊的幾類新材料的合成化學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用是6.23M3目標(biāo)3：使學(xué)生初步具備閱讀科技文獻(xiàn)、撰寫科技論文、并進(jìn)行交流的能力是6.2三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第一章概論////21.1緒論課程簡介及要點，教學(xué)內(nèi)容安排，無機(jī)材料在社會發(fā)展中的作用和地位，開設(shè)本課程的目的，本課程的學(xué)習(xí)方法、要求、考核方式及參考書目等。M22講授和討論1自學(xué)資料31.2無機(jī)材料簡介無機(jī)材料的概念和分類，金屬材料、無機(jī)非金屬材料、功能材料（半導(dǎo)體材料、發(fā)光材料、磁性材料、儲能材料等）、多孔材料以及納米材料（納米粉末、納米纖維、納米薄膜、納米塊體等）簡介。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)資料4第二章無機(jī)材料的常用合成方法////52.1水熱與溶劑熱法基本概念，水熱與溶劑熱合成特點，反應(yīng)基本類型，反應(yīng)介質(zhì)的性質(zhì)，成核，自發(fā)成核體系晶化動力學(xué)，非自發(fā)成核體系晶化動力學(xué)，水熱與溶劑熱法的合成原理及應(yīng)用，水熱與溶劑熱的合成程序。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)62.2固相合成法基本概念，固體的結(jié)構(gòu)和固相化學(xué)反應(yīng)的特點，低溫/高溫固相反應(yīng)機(jī)理，固相反應(yīng)與液相反應(yīng)的差別，低溫/高溫固相合成反應(yīng)的應(yīng)用實例。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)72.3溶膠-凝膠法基本概念，溶膠、凝膠的結(jié)構(gòu)特征，溶膠-凝膠法的特點，溶膠-凝膠過程中的反應(yīng)機(jī)理及其應(yīng)用實例。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)82.4模板法基本概念，硬模板、軟模板等模板劑的種類，模板劑法的合成特點、原理及應(yīng)用實例。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)92.5化學(xué)氣相沉積法基本概念，熱分解反應(yīng)、化學(xué)合成反應(yīng)以及化學(xué)輸送反應(yīng)等沉積反應(yīng)類型，化學(xué)氣相沉積法的技術(shù)原理、裝置及其應(yīng)用實例。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)102.6其它方法干膠法、沉淀法、微乳液法、等離子體法、濺射法等其它合成方法的基本概念、特點、原理及應(yīng)用實例簡介。M1,M22講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)11第三章多孔材料的合成及應(yīng)用////123.1多孔材料概述多孔材料的概念、分類和表征方法，常見的孔結(jié)構(gòu)材料，常用的多孔材料制備方法。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)133.2沸石分子篩的合成及應(yīng)用沸石分子篩的概念，沸石的基本結(jié)構(gòu)單元與骨架結(jié)構(gòu)，沸石分子篩的組成與分類（硅鋁分子篩，磷酸鋁分子篩等），沸石分子篩常用的合成方法及其生成機(jī)理，沸石分子篩在吸附分離、離子交換、多相催化等領(lǐng)域中的應(yīng)用。M1,M22講授和討論1自學(xué)、作業(yè)143.3有序介孔分子篩的合成及應(yīng)用介孔分子篩的概念與分類，有序介孔分子篩（MCM-41，SBA-15，SBA-16等）常用的合成方法及其形成機(jī)理，有序介孔分子篩在吸附、分離以及催化中的應(yīng)用。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)153.4多級孔分子篩的合成及應(yīng)用多級孔分子篩的概念與分類，多級孔分子篩（微孔-介孔，微孔-大孔，微孔-介孔-大孔，介孔-大孔等）常用的合成方法及其形成機(jī)理，多級孔分子篩在吸附、分離、儲能以及催化中的應(yīng)用。M1,M22講授和討論1自學(xué)、作業(yè)163.5金屬有機(jī)框架（MOF）材料的合成與應(yīng)用金屬有機(jī)框架材料的概念與分類，金屬有機(jī)框架材料常用的合成方法及其形成機(jī)理，金屬有機(jī)框架材料在吸附、分離以及催化中的應(yīng)用。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)173.6共價有機(jī)框架（COF）材料的合成與應(yīng)用共價有機(jī)框架材料的概念與分類，共價有機(jī)框架材料常用的合成方法及其形成機(jī)理，共價有機(jī)框架材料在吸附、分離以及催化中的應(yīng)用。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)18第四章納米材料的合成及應(yīng)用////194.1納米科學(xué)概述納米科學(xué)的發(fā)展歷史；納米材料的概念、分類、特性和基本效應(yīng)；納米材料的相關(guān)表征技術(shù)（顯微分析；粒度測試分析；比表面積分析等）。M1,M22講授和討論1自學(xué)、作業(yè)204.2常用納米材料的制備方法納米粉末（零維納米材料）的常用合成方法；納米纖維（一維納米材料）的常用合成方法；納米薄膜（二維納米材料）的常用合成方法；納米塊體（三維納米材料）的常用合成方法。M1,M22講授和討論1自學(xué)、作業(yè)214.3幾種典型的納米材料的應(yīng)用納米光學(xué)材料的應(yīng)用；納米磁性材料的應(yīng)用；納米熱電材料的應(yīng)用；納米半導(dǎo)體材料的應(yīng)用；其它納米材料的應(yīng)用。M1,M23講授和討論1自學(xué)、作業(yè)224.4納米材料的安全性與安全性研究納米材料安全性研究的意義；納米材料的生物安全性；納米材料的生態(tài)環(huán)境安全性；納米科技的倫理風(fēng)險；納米材料的安全性研究進(jìn)展；結(jié)語和展望。M1,M21講授和討論0.5自學(xué)、作業(yè)23第五章無機(jī)材料合成與應(yīng)用領(lǐng)域論文賞析////245.1文獻(xiàn)總結(jié)及賞析主要讓學(xué)生結(jié)合自己的興趣和所學(xué)理論知識，分組（獨立或組隊）分別查閱近年來無機(jī)材料合成與應(yīng)用領(lǐng)域的重要研究論文（主要是Science和Nature等高水平期刊文獻(xiàn)），并撰寫1份5000字以上的小論文。賞析論文的研究思路、所涉及無機(jī)材料的合成方法、表征手段和應(yīng)用情況，以及論文擬解決的重要科學(xué)問題。M1,M2,M31討論和點評10自學(xué)、作業(yè)255.2論文匯報與交流主要讓學(xué)生簡要介紹一種無機(jī)材料的結(jié)構(gòu)特點、合成方法及其應(yīng)用實例，同時制作成圖文并茂的PPT，在課堂上進(jìn)行現(xiàn)場匯報交流。鍛煉學(xué)生閱讀科技文獻(xiàn)、撰寫科技論文的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性和主觀能動性。M1,M2,M35討論和點評10自學(xué)、作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1考勤隨機(jī)點名5次5%2平時作業(yè)1.每章布置2~4道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學(xué)生對無機(jī)材料合成及應(yīng)用的基本知識的掌握情況，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。10%3課堂表現(xiàn)1.通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開展答題、點答、搶答、討論等活動。2.隨時考察學(xué)生對無機(jī)材料合成及應(yīng)用的基本知識的掌握情況以及學(xué)生的上課精神狀態(tài)。10%4大作業(yè)1.要求學(xué)生結(jié)合自己的興趣和所學(xué)理論知識，分組（獨立或組隊，每組不超過3人）分別查閱最新的科技文獻(xiàn)并撰寫1份5000字以上的小論文，簡要介紹一種無機(jī)材料的結(jié)構(gòu)特點、合成方法及其應(yīng)用實例。2.同時要求每組同學(xué)綜合各個組員的論文情況制作成圖文并茂的PPT，并推薦一名代表在課堂上進(jìn)行現(xiàn)場匯報交流。3.鍛煉學(xué)生閱讀科技文獻(xiàn)、撰寫科技論文的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性和主觀能動性。35%5期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對無機(jī)材料合成及應(yīng)用的基本知識的掌握情況，以及學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。3.題型主要有選擇、填空、簡答、綜述等。40%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1考勤5%A-全勤，無遲到早退。B-全勤或有故缺勤數(shù)小于3次，遲到早退小于3次。C-全勤或有故缺勤小于5次，遲到早退小于5次。D-無故缺勤或有故缺勤大于5次，遲到早退大于5次。2M1平時作業(yè)15%A-按時提交作業(yè)，作業(yè)基本準(zhǔn)確無誤。 B-按時提交作業(yè)，作業(yè)存在少量錯誤。 C-偶爾未按時提交作業(yè)，或作業(yè)存在較多錯誤。 D-經(jīng)常不按時提交作業(yè)，且作業(yè)存在大量錯誤。3M1課堂表現(xiàn)15%A-課堂表現(xiàn)優(yōu)，聽講認(rèn)真，積極回答問題并作答準(zhǔn)確。B-課堂表現(xiàn)良，聽講較認(rèn)真，回答問題積極性一般或作答存在少量錯誤。C-課堂表現(xiàn)中，聽講態(tài)度一般，回答問題不積極或作答存在較多錯誤。D-課堂表現(xiàn)差，基本不聽講，不回答問題或者作答存在大量錯誤。4M1大作業(yè)15%A-論文內(nèi)容選取合理且具有較高的前瞻性、書寫語言流暢、條理清晰；ppt制作精美、內(nèi)容完善、講解清楚。B-論文內(nèi)容選取較合理并具有一定的前瞻性，書寫語言較流暢，條理較清晰；ppt制作較精美、內(nèi)容相對完善，講解較清楚。C-論文選取內(nèi)容不合理或不具備前瞻性，書寫語言不流暢，條理不清晰；ppt制作一般，內(nèi)容存在較多缺失，講解不清晰。D-論文選取內(nèi)容不合理且不具備前瞻性，書寫語言嚴(yán)重不通，條理混亂；ppt制作差，內(nèi)容嚴(yán)重缺失，講解嚴(yán)重混亂。5M1期末考試50%參考試卷評分標(biāo)準(zhǔn)。6M2考勤5%A-全勤，無遲到早退。B-全勤或有故缺勤數(shù)小于3次，遲到早退小于3次。C-全勤或有故缺勤小于5次，遲到早退小于5次。D-無故缺勤或有故缺勤大于5次，遲到早退大于5次。7M2平時作業(yè)10%A-按時提交作業(yè)，作業(yè)基本準(zhǔn)確無誤。 B-按時提交作業(yè)，作業(yè)存在少量錯誤。 C-偶爾未按時提交作業(yè)，或作業(yè)存在較多錯誤。 D-經(jīng)常不按時提交作業(yè)，且作業(yè)存在大量錯誤。8M2課堂表現(xiàn)10%A-課堂表現(xiàn)優(yōu)，聽講認(rèn)真，積極回答問題并作答準(zhǔn)確。B-課堂表現(xiàn)良，聽講較認(rèn)真，回答問題積極性一般或作答存在少量錯誤。C-課堂表現(xiàn)中，聽講態(tài)度一般，回答問題不積極或作答存在較多錯誤。D-課堂表現(xiàn)差，基本不聽講，不回答問題或者作答存在大量錯誤。9M2大作業(yè)40%A-論文內(nèi)容選取合理且具有較高的前瞻性、書寫語言流暢、條理清晰；ppt制作精美、內(nèi)容完善、講解清楚。B-論文內(nèi)容選取較合理并具有一定的前瞻性，書寫語言較流暢，條理較清晰；ppt制作較精美、內(nèi)容相對完善，講解較清楚。C-論文選取內(nèi)容不合理或不具備前瞻性，書寫語言不流暢，條理不清晰；ppt制作一般，內(nèi)容存在較多缺失，講解不清晰。D-論文選取內(nèi)容不合理且不具備前瞻性，書寫語言嚴(yán)重不通，條理混亂；ppt制作差，內(nèi)容嚴(yán)重缺失，講解嚴(yán)重混亂。10M2期末考試35%參考試卷評分標(biāo)準(zhǔn)。11M3考勤5%A-全勤，無遲到早退。B-全勤或有故缺勤數(shù)小于3次，遲到早退小于3次。C-全勤或有故缺勤小于5次，遲到早退小于5次。D-無故缺勤或有故缺勤大于5次，遲到早退大于5次。12M3平時作業(yè)10%A-按時提交作業(yè)，作業(yè)基本準(zhǔn)確無誤。 B-按時提交作業(yè)，作業(yè)存在少量錯誤。 C-偶爾未按時提交作業(yè)，或作業(yè)存在較多錯誤。 D-經(jīng)