亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        開(kāi)放式化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

        2016-11-11 09:12:47孔麗蓉沈小平
        考試周刊 2016年86期

        孔麗蓉++沈小平

        摘 要: 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)開(kāi)放式化學(xué)實(shí)驗(yàn):利用尿素和葡萄糖為原料,表面活性劑P123為造孔劑,通過(guò)兩步熱處理法制得多孔氮摻雜石墨烯,利用掃描電鏡、X射線衍射、紅外光譜和拉曼光譜等表征手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行組成和結(jié)構(gòu)的表征,同時(shí)利用電化學(xué)表征技術(shù)對(duì)材料的儲(chǔ)能性質(zhì)進(jìn)行研究。本實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生了解碳材料的常規(guī)合成方法、掌握化學(xué)產(chǎn)物的常用表征手段和電化學(xué)儲(chǔ)能性質(zhì)的研究方法等。本實(shí)驗(yàn)結(jié)合科技前沿領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),并綜合有機(jī)化學(xué)與分析化學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí),有利于增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

        關(guān)鍵詞: 開(kāi)放式化學(xué)實(shí)驗(yàn) 熱處理 氮摻雜石墨烯 儲(chǔ)能性質(zhì)

        化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中占有重要地位,它不僅應(yīng)讓學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并有效分析和解決問(wèn)題的能力。此外,通過(guò)啟發(fā)性的教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新型的思維模式是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目的之一。開(kāi)放式化學(xué)實(shí)驗(yàn)不同于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“照方抓藥”的教學(xué)模式,它讓學(xué)生選擇感興趣的研究課題,指導(dǎo)老師協(xié)助設(shè)計(jì)和制訂可行方案,這樣可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。此外,在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,由學(xué)生自行對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析整理,得出結(jié)論,并鼓勵(lì)其提出具有創(chuàng)新性的改進(jìn)想法。通過(guò)這種方式,培養(yǎng)學(xué)生處理數(shù)據(jù)、積極思考解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新性的思維模式。

        氮摻雜石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成使其不僅具有優(yōu)異的導(dǎo)電性質(zhì)和較大的理論比表面積[1],還具有優(yōu)異的法拉第電容特性[2],因此有望在超級(jí)電容器或電池的研究中取代傳統(tǒng)的電極材料,制備具有更高比電容和比能量的儲(chǔ)能設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用中,由于氮摻雜石墨烯層間存在很強(qiáng)的π-π相互作用,導(dǎo)致其實(shí)際比表面積遠(yuǎn)小于理論比表面積,從而限制它電容性質(zhì)的提高。本實(shí)驗(yàn)以尿素和葡萄糖為原料,表面活性劑P123為造孔劑,制備多孔氮摻雜石墨烯材料。產(chǎn)物的多孔結(jié)構(gòu)可以有效地提高其雙電層電容,氮摻雜又可以有效地提高其法拉第電容,因此用其作為超級(jí)電容器的電極材料,可以獲得具有高比電容和高比能量的超級(jí)電容器。

        本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)尿素、葡萄糖和表面活性劑P123的混合物進(jìn)行兩步熱處理得到產(chǎn)物。通過(guò)掃描電鏡、X射線晶體衍射、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和拉曼光譜等實(shí)驗(yàn)表征手段對(duì)產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。此外,我們通過(guò)將產(chǎn)物負(fù)載到泡沫鎳電極載體上,并在三電極體系中,用電化學(xué)工作站對(duì)其進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試和充放電測(cè)試,表征其電化學(xué)儲(chǔ)能性質(zhì)。對(duì)多孔氮摻雜石墨烯材料的研究,有望為提高超級(jí)電容器的電化學(xué)儲(chǔ)能性質(zhì)提供新的解決方案。

        1.實(shí)驗(yàn)部分

        1.1實(shí)驗(yàn)試劑和儀器

        分析純的尿素、葡萄糖和表面活性劑P123均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,且使用前均未經(jīng)過(guò)進(jìn)一步純化。產(chǎn)物表征分別在掃描電鏡(日本電子公司,JSM-6480)、X-射線衍射儀(德國(guó)布魯克公司,SMARTAPEXⅡCCD)、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外分光光度儀(美國(guó)ThermoNicolet公司,NicoletNexus470)、拉曼光譜儀(法國(guó)JY公司,JYHR800)上進(jìn)行。電化學(xué)性質(zhì)使用上海辰華的CHI 760D電化學(xué)工作站進(jìn)行測(cè)試。

        1.2產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)表征

        采用掃描電鏡對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行微納米形貌表征,采用X-射線衍射對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)的表征,采用傅里葉紅外光譜和拉曼光譜對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行化學(xué)組成的表征。紅外光譜測(cè)試通過(guò)使用溴化鉀壓片,在400-4000 cm-1范圍內(nèi)掃描得到。拉曼光譜在1000-2500 cm-1范圍內(nèi)掃描得到。

        1.3多孔氮摻雜石墨烯的制備

        將10g尿素、0.5g葡萄糖和0.4g表面活性劑混合研磨半小時(shí)后,放入坩堝中,加蓋后置于馬弗爐中,以5°C/min的升溫速率升溫至550°C,并保溫三小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)自然降溫得到g-C■N■層狀材料。接著將得到的產(chǎn)物置于瓷舟中,在管式爐中于氮?dú)鈿夥障?,?°C/min的升溫速率升溫至800°C并保溫一小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)自然降溫得到多孔氮摻雜石墨烯材料。

        1.4產(chǎn)物的電化學(xué)性質(zhì)研究

        將8mg多孔氮摻雜石墨烯、1mg乙炔黑、0.1mL聚偏氟乙烯溶液(10mg/mL)混合并進(jìn)行均勻研磨后,涂到泡沫鎳載體上。將涂覆活性材料后的泡沫鎳片在60°C烘箱中進(jìn)行干燥,完全烘干后經(jīng)壓制得到電極片。將制得的電極片作為工作電極,鉑片電極為對(duì)電極,飽和甘汞電極為參比電極,在3mol/L的氫氧化鉀溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試和電化學(xué)充放電測(cè)試,根據(jù)得到的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算后得到產(chǎn)物的比電容。比電容的計(jì)算公式如下:C=IΔt/mΔV,其中I為電流,ΔV為電壓,Δt為放電時(shí)間,m是電極中活性物質(zhì)(多孔氮摻雜石墨烯)的質(zhì)量。

        2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

        通過(guò)X-射線衍射、紅外光譜和拉曼光譜表征可以證明合成的產(chǎn)物為氮摻雜石墨烯材料。通過(guò)掃描電鏡表征發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物具有多孔的層狀堆積結(jié)構(gòu)。產(chǎn)物的電化學(xué)性質(zhì)表征證明:和未加表面活性劑制得的氮摻雜石墨烯相比,多孔氮摻雜石墨烯具有更高的比電容和比能量,說(shuō)明表面活性劑P123可有效提高產(chǎn)物的孔隙率和比表面積,從而提高其比電容和比能量等電化學(xué)儲(chǔ)能性質(zhì)。

        學(xué)生通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和具體操作,可以掌握有關(guān)超級(jí)電容器電極材料的相關(guān)知識(shí),熟悉電子天平等設(shè)備的使用,并學(xué)會(huì)樣品常規(guī)合成方法中的煅燒法;通過(guò)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)和組成表征,可以掌握掃描電鏡、X-射線衍射、紅外光譜和拉曼光譜的基本測(cè)試原理和方法。最后通過(guò)計(jì)算并討論研究如何進(jìn)一步提高產(chǎn)物的比電容,還可以鍛煉學(xué)生的數(shù)據(jù)處理和分析能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

        熱處理法是制備功能材料的一種簡(jiǎn)單優(yōu)異的合成方法,使用此方法可以合成結(jié)構(gòu)多樣且具有功能性的新型無(wú)機(jī)和有機(jī)材料。在本實(shí)驗(yàn)中,我們通過(guò)兩部熱處理法合成的氮摻雜石墨烯具有可控的多孔結(jié)構(gòu)和較高的氮摻雜量,作為超級(jí)電容器的電極能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)能性質(zhì)。設(shè)計(jì)該開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的目的在于讓學(xué)生了解超級(jí)電容器電極材料的基本種類及碳電極材料的最新科研成果,掌握基本的制備方法和表征手段,提高分析處理數(shù)據(jù)的能力,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新思維能力,為學(xué)生將來(lái)從事與科研相關(guān)的工作打下良好的基礎(chǔ)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]Ling Z,Wang ZY,Zhang MD,Yu C,Wang G,Dong YF,Liu SH,Wang YW,Qiu JS.Sustainable synthesis and assembly of biomass-derived B/N co-doped carbon nanosheets with ultrahigh aspect ratio for high-performance supercapacitors[J].Adv. Funct. Mater,2016,26,111-119.

        [2]Lin TQ,Chen IW,Liu FX,Yang CY,Bi H,Xu FF,Huang FQ.Nitrogen-doped mesoporous carbon of extraordinary capacitance for electrochemical energy storage[J].Science,2015,350:1508-1513.

        致謝:江蘇大學(xué)高級(jí)人才啟動(dòng)基金(No.15JDG025)。

        人妻久久久一区二区三区| 亚洲最大的av在线观看| 久久99精品久久只有精品| 电影内射视频免费观看| 秋霞午夜无码鲁丝片午夜精品| 亚洲成AⅤ人在线观看无码| 精品人妻一区二区三区蜜臀在线| 激情文学婷婷六月开心久久| 精品区2区3区4区产品乱码9| 欧美丰满大爆乳波霸奶水多| 无码天堂在线视频| 高清在线有码日韩中文字幕 | 激情丁香婷婷| av男人操美女一区二区三区| 久久精品国产亚洲av麻豆瑜伽| 国产亚洲欧美精品久久久| 成人爽a毛片一区二区免费| 国内专区一区二区三区| 精品亚洲国产成人av色哟哟| 无码日韩精品一区二区三区免费| 99久久久精品免费香蕉| 97超碰中文字幕久久| 亚洲av无码国产精品久久| 国产精品亚韩精品无码a在线| 欧美日韩激情在线一区二区| 日韩av一区二区蜜桃| 乱中年女人伦av三区| 日韩AV不卡六区七区| 日韩av在线不卡一二三区| 男女视频在线观看一区| 一二三四在线观看免费视频| 粗大挺进尤物人妻一区二区| av在线不卡免费中文网| 亚洲国产精品无码久久98| 欧美成人小视频| 国语自产啪在线观看对白| 国产自国产自愉自愉免费24区 | 亚洲一区二区综合色精品| 国产视频一区二区三区免费| 男女18禁啪啪无遮挡激烈网站 | 精品卡一卡二卡3卡高清乱码|