《无机材料合成与应用》课程教学大纲

《无机材料合成与应用》教学大纲一、课程基本信息课程名称无机材料合成与应用SynthesisandApplicationofInorganicMaterial课程编码SCC821421020开课院部理学院课程团队无机材料合成与应用（化学）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业化学授课语言中文先修课程无机化学（2-1）、无机化学（2-2）、有机化学（2-1）、分析化学、物理化学（2-1）、有机化学（2-2）、物理化学（2-2）课程简介（限选）《无机材料合成与应用》是化学专业的一门专业选修课，主要介绍无机材料的典型合成方法、原理及其应用实例，内容涵盖无机合成化学的基本问题以及无机材料领域的最新研究动态。以水热与溶剂热法、溶胶-凝胶法、固相法、化学气相沉积法和模板法等无机合成反应为纲，系统介绍上述合成方法的基本概念、技术原理、反应设备及其应用实例。同时，为使学生了解无机材料的科技前沿问题，课程内容主要系统介绍了近年来发展迅速、应用前景广阔的多孔材料、纳米材料以及晶体材料等几类典型无机材料的合成化学基础和应用实例。无机材料的合成及其应用进展日新月异，因此，本课程还注重理论教学与实际相结合，通过让学生在课上现场汇报展示，使化学专业的学生在掌握无机化学、分析化学、有机化学、物理化学等基本知识的基础上，学习和掌握无机材料制备及应用方面的最新前沿专业知识，使学生初步具备设计合成无机材料的能力。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.负责人大纲执笔人、审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：了解无机材料合成与制备的基本方法和技术是6.22M2目标2：了解无机材料制备的科技前沿问题以及近年来发展迅速、应用前景广阔的几类新材料的合成化学基础和应用是6.23M3目标3：使学生初步具备阅读科技文献、撰写科技论文、并进行交流的能力是6.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章概论////21.1绪论课程简介及要点，教学内容安排，无机材料在社会发展中的作用和地位，开设本课程的目的，本课程的学习方法、要求、考核方式及参考书目等。M22讲授和讨论1自学资料31.2无机材料简介无机材料的概念和分类，金属材料、无机非金属材料、功能材料（半导体材料、发光材料、磁性材料、储能材料等）、多孔材料以及纳米材料（纳米粉末、纳米纤维、纳米薄膜、纳米块体等）简介。M1,M21讲授和讨论0.5自学资料4第二章无机材料的常用合成方法////52.1水热与溶剂热法基本概念，水热与溶剂热合成特点，反应基本类型，反应介质的性质，成核，自发成核体系晶化动力学，非自发成核体系晶化动力学，水热与溶剂热法的合成原理及应用，水热与溶剂热的合成程序。M1,M21讲授和讨论0.5自学、作业62.2固相合成法基本概念，固体的结构和固相化学反应的特点，低温/高温固相反应机理，固相反应与液相反应的差别，低温/高温固相合成反应的应用实例。M1,M21讲授和讨论0.5自学、作业72.3溶胶-凝胶法基本概念，溶胶、凝胶的结构特征，溶胶-凝胶法的特点，溶胶-凝胶过程中的反应机理及其应用实例。M1,M21讲授和讨论0.5自学、作业82.4模板法基本概念，硬模板、软模板等模板剂的种类，模板剂法的合成特点、原理及应用实例。M1,M21讲授和讨论0.5自学、作业92.5化学气相沉积法基本概念，热分解反应、化学合成反应以及化学输送反应等沉积反应类型，化学气相沉积法的技术原理、装置及其应用实例。M1,M21讲授和讨论0.5自学、作业102.6其它方法干胶法、沉淀法、微乳液法、等离子体法、溅射法等其它合成方法的基本概念、特点、原理及应用实例简介。M1,M22讲授和讨论0.5自学、作业11第三章多孔材料的合成及应用////123.1多孔材料概述多孔材料的概念、分类和表征方法，常见的孔结构材料，常用的多孔材料制备方法。M1,M21讲授和讨论0.5自学、作业133.2沸石分子筛的合成及应用沸石分子筛的概念，沸石的基本结构单元与骨架结构，沸石分子筛的组成与分类（硅铝分子筛，磷酸铝分子筛等），沸石分子筛常用的合成方法及其生成机理，沸石分子筛在吸附分离、离子交换、多相催化等领域中的应用。M1,M22讲授和讨论1自学、作业143.3有序介孔分子筛的合成及应用介孔分子筛的概念与分类，有序介孔分子筛（MCM-41，SBA-15，SBA-16等）常用的合成方法及其形成机理，有序介孔分子筛在吸附、分离以及催化中的应用。M1,M21讲授和讨论0.5自学、作业153.4多级孔分子筛的合成及应用多级孔分子筛的概念与分类，多级孔分子筛（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机理，多级孔分子筛在吸附、分离、储能以及催化中的应用。M1,M22讲授和讨论1自学、作业163.5金属有机框架（MOF）材料的合成与应用金属有机框架材料的概念与分类，金属有机框架材料常用的合成方法及其形成机理，金属有机框架材料在吸附、分离以及催化中的应用。M1,M21讲授和讨论0.5自学、作业173.6共价有机框架（COF）材料的合成与应用共价有机框架材料的概念与分类，共价有机框架材料常用的合成方法及其形成机理，共价有机框架材料在吸附、分离以及催化中的应用。M1,M21讲授和讨论0.5自学、作业18第四章纳米材料的合成及应用////194.1纳米科学概述纳米科学的发展历史；纳米材料的概念、分类、特性和基本效应；纳米材料的相关表征技术（显微分析；粒度测试分析；比表面积分析等）。M1,M22讲授和讨论1自学、作业204.2常用纳米材料的制备方法纳米粉末（零维纳米材料）的常用合成方法；纳米纤维（一维纳米材料）的常用合成方法；纳米薄膜（二维纳米材料）的常用合成方法；纳米块体（三维纳米材料）的常用合成方法。M1,M22讲授和讨论1自学、作业214.3几种典型的纳米材料的应用纳米光学材料的应用；纳米磁性材料的应用；纳米热电材料的应用；纳米半导体材料的应用；其它纳米材料的应用。M1,M23讲授和讨论1自学、作业224.4纳米材料的安全性与安全性研究纳米材料安全性研究的意义；纳米材料的生物安全性；纳米材料的生态环境安全性；纳米科技的伦理风险；纳米材料的安全性研究进展；结语和展望。M1,M21讲授和讨论0.5自学、作业23第五章无机材料合成与应用领域论文赏析////245.1文献总结及赏析主要让学生结合自己的兴趣和所学理论知识，分组（独立或组队）分别查阅近年来无机材料合成与应用领域的重要研究论文（主要是Science和Nature等高水平期刊文献），并撰写1份5000字以上的小论文。赏析论文的研究思路、所涉及无机材料的合成方法、表征手段和应用情况，以及论文拟解决的重要科学问题。M1,M2,M31讨论和点评10自学、作业255.2论文汇报与交流主要让学生简要介绍一种无机材料的结构特点、合成方法及其应用实例，同时制作成图文并茂的PPT，在课堂上进行现场汇报交流。锻炼学生阅读科技文献、撰写科技论文的能力，培养学生的科研素养，充分调动学生学习本课程的积极性和主观能动性。M1,M2,M35讨论和点评10自学、作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1考勤随机点名5次5%2平时作业1.每章布置2~4道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对无机材料合成及应用的基本知识的掌握情况，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。10%3课堂表现1.通过网络教学平台开展答题、点答、抢答、讨论等活动。2.随时考察学生对无机材料合成及应用的基本知识的掌握情况以及学生的上课精神状态。10%4大作业1.要求学生结合自己的兴趣和所学理论知识，分组（独立或组队，每组不超过3人）分别查阅最新的科技文献并撰写1份5000字以上的小论文，简要介绍一种无机材料的结构特点、合成方法及其应用实例。2.同时要求每组同学综合各个组员的论文情况制作成图文并茂的PPT，并推荐一名代表在课堂上进行现场汇报交流。3.锻炼学生阅读科技文献、撰写科技论文的能力，培养学生的科研素养，充分调动学生学习本课程的积极性和主观能动性。35%5期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对无机材料合成及应用的基本知识的掌握情况，以及学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。3.题型主要有选择、填空、简答、综述等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1考勤5%A-全勤，无迟到早退。B-全勤或有故缺勤数小于3次，迟到早退小于3次。C-全勤或有故缺勤小于5次，迟到早退小于5次。D-无故缺勤或有故缺勤大于5次，迟到早退大于5次。2M1平时作业15%A-按时提交作业，作业基本准确无误。 B-按时提交作业，作业存在少量错误。 C-偶尔未按时提交作业，或作业存在较多错误。 D-经常不按时提交作业，且作业存在大量错误。3M1课堂表现15%A-课堂表现优，听讲认真，积极回答问题并作答准确。B-课堂表现良，听讲较认真，回答问题积极性一般或作答存在少量错误。C-课堂表现中，听讲态度一般，回答问题不积极或作答存在较多错误。D-课堂表现差，基本不听讲，不回答问题或者作答存在大量错误。4M1大作业15%A-论文内容选取合理且具有较高的前瞻性、书写语言流畅、条理清晰；ppt制作精美、内容完善、讲解清楚。B-论文内容选取较合理并具有一定的前瞻性，书写语言较流畅，条理较清晰；ppt制作较精美、内容相对完善，讲解较清楚。C-论文选取内容不合理或不具备前瞻性，书写语言不流畅，条理不清晰；ppt制作一般，内容存在较多缺失，讲解不清晰。D-论文选取内容不合理且不具备前瞻性，书写语言严重不通，条理混乱；ppt制作差，内容严重缺失，讲解严重混乱。5M1期末考试50%参考试卷评分标准。6M2考勤5%A-全勤，无迟到早退。B-全勤或有故缺勤数小于3次，迟到早退小于3次。C-全勤或有故缺勤小于5次，迟到早退小于5次。D-无故缺勤或有故缺勤大于5次，迟到早退大于5次。7M2平时作业10%A-按时提交作业，作业基本准确无误。 B-按时提交作业，作业存在少量错误。 C-偶尔未按时提交作业，或作业存在较多错误。 D-经常不按时提交作业，且作业存在大量错误。8M2课堂表现10%A-课堂表现优，听讲认真，积极回答问题并作答准确。B-课堂表现良，听讲较认真，回答问题积极性一般或作答存在少量错误。C-课堂表现中，听讲态度一般，回答问题不积极或作答存在较多错误。D-课堂表现差，基本不听讲，不回答问题或者作答存在大量错误。9M2大作业40%A-论文内容选取合理且具有较高的前瞻性、书写语言流畅、条理清晰；ppt制作精美、内容完善、讲解清楚。B-论文内容选取较合理并具有一定的前瞻性，书写语言较流畅，条理较清晰；ppt制作较精美、内容相对完善，讲解较清楚。C-论文选取内容不合理或不具备前瞻性，书写语言不流畅，条理不清晰；ppt制作一般，内容存在较多缺失，讲解不清晰。D-论文选取内容不合理且不具备前瞻性，书写语言严重不通，条理混乱；ppt制作差，内容严重缺失，讲解严重混乱。10M2期末考试35%参考试卷评分标准。11M3考勤5%A-全勤，无迟到早退。B-全勤或有故缺勤数小于3次，迟到早退小于3次。C-全勤或有故缺勤小于5次，迟到早退小于5次。D-无故缺勤或有故缺勤大于5次，迟到早退大于5次。12M3平时作业10%A-按时提交作业，作业基本准确无误。 B-按时提交作业，作业存在少量错误。 C-偶尔未按时提交作业，或作业存在较多错误。 D-经