包头师范学院化学学院
铜基硫化物光催化改性研究进展
第52卷第3期2023年3月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.52㊀No.3March,2023铜基硫化物光催化改性研究进展余海燕1,2,梁海欧1,白㊀杰1,李春萍1(1.内蒙古工业大学化工学院,呼和浩特㊀010051;2.包头师范学院化学学院,包头㊀014030)摘要:铜基硫化物禁带宽度窄,具有局域表面等离子体共振效应,对可见光有良好的吸收能力,且储量丰富㊁无毒,这些优势使铜基硫化物光催化剂引起了研究者们的广泛关注㊂然而,铜基硫化物光生电子和空穴复合速率高,可见光利用效率低,阻碍了其在光催化领域的应用,因此研究者们尝试了不同的改性策略提高其光催化性能㊂本文综述了铜基硫化物的改性策略,主要论述了形貌调控㊁晶相调控㊁半导体异质结等方式对铜基硫化物光催化性能的改性,分析了不同改性方法对铜基硫化物光催化性能提高的作用,以及铜基硫化物在光催化降解有机污染物㊁光解水产氢㊁光催化还原CO 2等方面的应用,并对铜基硫化物改性研究方向做出了展望㊂关键词:铜基硫化物;光催化;降解;光生载流子;异质结;纳米复合材料中图分类号:O643.36;O644.1㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2023)03-0394-11Research Progress of Photocatalytic Modification of Copper Based SulfidesYU Haiyan 1,2,LIANG Haiou 1,BAI Jie 1,LI Chunping 1(1.Chemical Engineering College,Inner Mongolia University of Technology,Hohhot 010051,China;2.Chemistry College,Baotou Teachers College,Baotou 014030,China)Abstract :Copper based sulfide photocatalysts have attracted extensive attention of researchers due to their narrow band gap,local surface plasmon resonance effect,good absorption ability to visible light,rich in reserves and non-toxic properties.However,the high recombination rate of photogenerated electrons and holes,and the low utilization efficiency of visible light hinder their application in the field of photocatalysis.Therefore,researchers have tried different modification strategies to improve their photocatalytic performance.This paper focuses on the modification strategies of copper based sulfides,mainly discusses the modification of the photocatalytic performance of copper based sulfides by morphology regulation,crystal phase regulation,and semiconductor heterojunction,etc.,and analyzes the effect of different modification methods on the improvement of the photocatalytic performance.The application of copper based sulfides in the photocatalytic degradation of organic pollutants,photocatalytic splitting water for hydrogen production,photocatalytic reduction of CO 2,etc.are discussed,and the development direction of copper based sulfide modification is prospected.Key words :copper based sulfide;photocatalytic;degradation;photocarrier;heterojunction;nanocomposite㊀㊀收稿日期:2022-07-13㊀㊀基金项目:国家自然科学基金(21766022)㊀㊀作者简介:余海燕(1990 ),女,内蒙古自治区人,博士研究生,讲师㊂E-mail:2587269300@ ㊀㊀通信作者:李春萍,教授㊂E-mail:hgcp_li@0㊀引㊀㊀言太阳光中紫外光的能量占5%,可见光(400~800nm)的能量占53%,因此开发光学带隙小于3eV 的光催化剂,充分利用可见光的能量至关重要㊂铜基硫化物储量丰富且无毒,存在少量的铜缺陷,表现出表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)效应,在近红外区具有额外的吸收带,并且铜基硫化物的光吸收范围从可见光到近红外光[1-2]㊂因此,铜基硫化物具有独特的物理化学性质,可以作为良好的光催化剂㊂Cu 2-x S 有多种结晶相和化学计量比,例如低辉铜矿(Cu 2S)㊁久辉铜矿(Cu 31S 16或Cu 1.96S)㊁方辉铜矿(Cu 9S 5或Cu 1.8S)㊁斜方蓝辉铜矿(Cu 7S 4或Cu 1.75S),这些都属于富铜相㊂而黑硫铜镍矿CuS 2和铜蓝(CuS)属㊀第3期余海燕等:铜基硫化物光催化改性研究进展395㊀于贫铜相[3-4]㊂Cu 2-x S 的带隙值在1.2~2.5eV,这取决于Cu-S 的化学计量比[5]㊂Cu-S 的化学计量比和晶体结构是影响光催化性能的关键参数,因此控制Cu 2-x S 的化学计量比至关重要[6]㊂Cu 2-x S 的价带顶主要由S 3p 轨道组成,导带底主要由Cu 4s 轨道组成㊂假设每个铜原子提供1个4s 轨道电子成键,而每个硫原子提供6个电子成键,在完全化学计量比的Cu 2S 中,价带被完全填满,铜离子的价态为+1,硫离子的价态为-2㊂当Cu 2S 暴露在氧化环境中时,环境中强氧化性的物质会与Cu +相互作用,因此会在主要由S 3p 轨道组成的价带顶部产生铜空位(空穴)[7]㊂光学带隙与空穴浓度有关,这种通过价带空穴掺杂产生的光学带隙变化被称为Burstein-Moss 效应[8]㊂众所周知,金属由于存在自由电子而具有SPR 效应㊂然而,Cu 2-x S 存在铜缺陷,使其具有自由空穴,这些空穴载流子使得Cu 2-x S 具有SPR 效应,因此其光吸收范围可拓宽至近红外区㊂㊀p-嵌段元素(例如In㊁Ga㊁Al㊁Sn㊁Ge㊁Sb㊁Bi)㊁d-嵌段元素(例如Zn㊁Fe㊁Co㊁Ni㊁Mo)和f-嵌段元素(例如La㊁Nd㊁Sm㊁Eu㊁Tb)都可与铜形成多元铜基硫化物㊂多元铜基硫化物组成和结构具有多样性㊂例如,依照完全化学计量比可以制得CuInS 2,通过微调Cu㊁In㊁S 的比例可以改善其能带结构,使得缺铜和富铜CuInS 2的光图1㊀代表性多元Cu 基硫化物的能带结构图(CuInS 2[10],CuGaS 2[12],Cu 2SnS 3[13],Cu 3SnS 4[14],CuSbS 2[15],CuCo 2S 4[16],CuNi 2S 4[17],Cu 2WS 4[18],Cu 2ZnSnS 4[19])Fig.1㊀Energy band structure diagram of representative multicomponent Cu based sulfide (CuInS 2[10],CuGaS 2[12],Cu 2SnS 3[13],Cu 3SnS 4[14],CuSbS 2[15],CuCo 2S 4[16],CuNi 2S 4[17],Cu 2WS 4[18],Cu 2ZnSnS 4[19])致发光效率显著提高[9-10]㊂多元铜基硫化物具有不同的晶体结构㊂就CuInS 2而言,目前已知有三种晶体结构,即黄铜矿㊁闪锌矿和纤锌矿结构[11]㊂图1收集了已发表的实验和理论计算文献的结果,绘制了多元Cu 基硫化物的能带结构图[10,12-19]㊂因此,铜基硫化物禁带宽度窄,具有良好的光吸收能力,在光催化领域表现出较高的应用潜力㊂然而,铜基硫化物光生电子复合速率快,限制了其在光催化领域的应用㊂本文主要从形貌调控㊁晶相调控㊁Type Ⅱ型异质结构建㊁Z-scheme 异质结构建㊁金属-Cu 基硫化物复合材料异质结构建等方面论述了对铜基硫化物改性的手段,并分析了不同改性方法对光催化性能提升的原理㊂本文进一步论述了铜基硫化物在光催化降解㊁光解水产氢㊁光催化CO 2还原等方面的应用,最后概述了铜基硫化物现研究阶段中存在的问题以及研究趋势㊂1㊀铜基硫化物的改性研究1.1㊀形貌调控形貌对催化剂的光催化活性具有重要影响㊂一方面,同一种物质不同形貌的光催化剂具有不同的比表面积,尺寸越小,暴露的活性位点越多,越有利于光的捕获及光生电子与空穴的分离㊂另一方面,通过改变催化剂的微观形貌,其表面的性质如化学态㊁电子结构和活性位点将发生变化[20]㊂量子效应是指当粒子的尺寸达到纳米尺度范围时,费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级,进而导致催化剂的能带变宽,光生电子或空穴的氧化或还原能力变强,致使光催化反应量子效率提高[21]㊂因此,与常规材料相比,纳米材料表现出更好的化学催化和光催化性㊂Li 等[22]采用球磨法合成了CuS 量子点(CuS QDs),图2(a)显示了CuS QDs 与CuS 纳米粒子(CuS NPs)的紫外吸收光谱图㊂CuS QDs 与CuS NPs均具有三个明显的吸收峰㊂与CuS NPs 相比,CuS QDs 的吸收边缘发生了强烈的蓝移,这是量子尺寸效应导致的吸收峰蓝移㊂此外,CuS 的粒径分布对吸收峰的宽度具有显著影响㊂通常情况下,粒子尺寸越小,其吸收峰越尖锐㊂CuS NPs 较CuS QDs 粒径大,因此CuS NPs 的吸收峰较CuS QDs 的吸收峰宽㊂超过700nm 的吸收峰是SPR 效应导致的特征吸收峰㊂Cu 2S 带隙值为1.2eV,但是由于量子尺寸效应,其带隙为2.75eV [23]㊂Zhang 等[24]在MoS 2上负载了小尺寸的Cu 2S 纳米粒子,促进了光生电子与空穴的分离㊂Cr(Ⅵ)的光还原速率可达0.0058min -1㊂396㊀综合评述人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷此外,常见的二维形貌为纳米片或纳米盘(见图2(b)),这些纳米晶体具有层状或非层状结构,显示出了优异的物理和光电特性[25]㊂Zou 等[26]分别在2D 的g-C 3N 4上负载0D㊁1D㊁2D 和3D 的CuS,其研究结果表明,2D 的CuS 与g-C 3N 4面对面的接触不仅增大了材料的比表面积,提高了界面电子传输能力,而且延长光生载流子寿命,提高了光催化性能㊂Liu 等[27]合成了光学带隙和能带结构有显著区别的CuGaS 2(CGS)㊂研究结果表明,2D 纳米片CuGaS 2的光解水产氢性能优于一维纳米棒㊂一维纳米棒的活性主要与(001)晶面有关,而二维纳米片与所暴露的(100)晶面有关㊂如图2(c)显示了(001)晶面与(100)晶面的模拟示意图㊂DFT 计算结果表明,(100)晶面比(001)晶面更有利于电荷的迁移㊂中空结构的纳米复合材料是良好的三维半导体光催化剂㊂例如Li 等[28]以Cu 2-x S 十二面体为模板,利用Cu +和In 3+的扩散速率不同制备了空心CuInS 2十二面体(见图2(d)),其性能优于以前报道的不同形貌的CuInS 2光催化剂㊂Ding 等[29]制备了ZnInS 2纳米片包覆的CuS 空心八面体催化剂,该结构为光催化CO 2还原提供了丰富的活性位点,有效地促进电荷迁移与分离,C 60修饰的CuS@ZnIn 2S 4产CH 4速率为43.6μmol /(h㊃g),同时CH 4的选择性高达96.5%(见图2(e)㊁(f))㊂图2㊀(a)CuS QDs 和CuS NPs 的紫外-可见吸收光谱[22];(b)常见的二维纳米片或纳米盘形貌[25];(c)(001)晶面和(100)晶面的示意模型图[27];(d)通过阳离子交换驱动的Kirkendall 效应的制得的空心CuInS 2纳米十二面体示意图[28];(e)合成C 60修饰的CuS@ZnIn 2S 4示意图[29];(f)CH 4的产率[29]Fig.2㊀(a)UV-Vis absorption spectra of CuS QDs and NPs [22];(b)possible morphologies of two-dimensional nanodisc,nanoplateand nanosheet morphology [25];(c)schematic models of (001)surface and (100)surface of stimulated wurtzite CGS after geometry optimization [27];(d)schematic illustration of hollow CuInS 2nanododecahedrons prepared via Kirkendall effect driven by cation exchange [28];(e)illustration of the synthesis of fullerene C 60decorated CuS@ZnIn 2S 4[29];(f)time-dependence of CH 4yields [29]㊀第3期余海燕等:铜基硫化物光催化改性研究进展397㊀1.2㊀晶相调控相变过程涉及到电子结构和晶格的对称性变化,其与半导体的禁带宽度密切相关㊂Cu2S具有三种不同的晶相:单斜相㊁六方相㊁立方相[30]㊂Cu2S的单斜相㊁六方相㊁立方相在特定温度与压力下会发生转变㊂温度大约370K时,Cu2S会从单斜相转变为六方相;温度大约700K时,六方相会转变为立方相[31-32]㊂Cao等[33]通过控制反应时间或反应物的添加量,合成了原子级超晶格结构的Cu2S㊂该超晶格结构中六方相的Cu2S和单斜相的Cu2S共存(见图3(a))㊂将其置于亚甲基蓝(MB)溶液中,在可见光下反应100min,其对MB的降解效率可达99.3%㊂此外,Telkhozhayeva等[34]通过化学气相沉积过程中的热退火,进行自上而下的剥落,大块硫化铜发生了从方辉铜矿(Cu9S5)到辉铜矿(Cu1.97S)和低辉铜矿(Cu2S)的相变㊂研究结果表明,Cu2S具有最佳的光催化降解活性(见图3(b))㊂图3㊀(a)原子级超晶格结构的Cu2S HRTEM照片和相应的FFT电子衍射分析(左)和Cu2S纳米颗粒中的层错诱导超晶格结构示意图(右)[33];(b)CuS相变过程示意图[34]Fig.3㊀(a)HRTEM image and the corresponding FFT electron diffraction analysis of the atomic-level superlattice structures Cu2S nanoparticle(left)and a schematic illustration of the stacking faults induced superlattice structures in a single Cu2S nanoparticle(right)[33];(b)schematic diagram of CuS phase transition process[34]1.3㊀半导体异质结构建光吸收能力和光生电子与空穴复合速率是影响光催化效率的两个重要因素㊂异质结结构通常比两种单一组分的比表面积大,并且两种组分之间存在界面㊂因此,人们致力于开发异质结,目的是拓宽复合材料的光响应范围㊁延长光生载流子的寿命㊁降低反应的活化能垒,以提高光催化效率[35]㊂近年来,一些关于Cu基硫化物异质结的报道,如Cu2S/Ag2S/BiVO4[36]㊁CuO/Cu2S[23]㊁CuS-Bi2WO6[37]㊁CuInS2/CdS[38]等,均比单一组分的光催化剂性能好㊂1.3.1㊀TypeⅡ型异质结构建如果一种半导体与Cu基硫化物的价带和导带位置形成错位电势差,当两个半导体紧密接触,在电势差和内建电场的作用下,光生电子和空穴会转移到电势较低的导带和价带上,这就形成了TypeⅡ型异质结㊂TypeⅡ型异质结促进了光生电子与空穴的分离㊂Zhang等[39]合成了MoS2/Cu2S光催化剂,其光学性能结果表明,MoS2与Cu2S之间形成Ⅱ型异质结, Cu2S导带上的光生电子向MoS2的导带迁移,在MoS2的表面上发生还原反应,MoS2价带上的空穴向Cu2S的价带迁移,在Cu2S的表面发生氧化反应(见图4(a))㊂Kaushik等[40]在ZnO纳米复合材料上负载了CuS,拓宽了其可见光吸收范围并降低光生电荷复合速率,该催化剂对MB的降解速率可达93%(见图4(b))㊂Yue 等[41]通过简单的共沉淀和煅烧方法合成了Cu2S修饰的Cu2O纳米复合材料㊂光学性质表征结果表明,Cu2S 的修饰可以有效地增强可见光吸收,抑制光生电子-空穴对的复合(见图4(c)㊁(d))㊂1.3.2㊀Z-scheme型异质结Tang等[42]合成了Z型异质结Cu2S/Bi2WO6复合催化剂,该材料对草甘膦具有较好的光催化降解性能(见图5(a))㊂当Cu基硫化物(Cu2S)的导带位置高于另一种半导体(Bi2WO6)的导带位置,且Bi2WO6的导带位置接近Cu2S的价带位置,这时Bi2WO6的导带电子会转移到Cu2S的价带,同时会与Cu2S价带上的空穴398㊀综合评述人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷复合,Cu 2S 导带上的电子与吸附的氧气生成㊃O 2-㊂Bi 2WO 6价带中的空穴与OH -/H 2O 反应生成㊃OH㊂Z 型异质结有利于还原和氧化能力强的电子和空穴分离㊂在此基础之上,Zhang 等[43]采用双Z 型异质结Cu 2S /RGO /Bi 2WO 6光催化降解双酚A㊂Cu 2S /RGO /Bi 2WO 6在40min 内的光催化降解双酚A 的效率可达91.00%㊂Fakhravar 等[36]制备了双Z 型异质结Cu 2S /Ag 2S /BiVO 4㊂光电化学结果表明,Cu 2S/Ag 2S/BiVO 4@α-Al 2O 3具有良好的可见光吸收能力和光生电子空穴分离能力㊂猝灭实验表明,㊃OH 和㊃O 2-是光催化降解过程中的主要活性物种,这也证明了Cu 2S /Ag 2S /BiVO 4@α-Al 2O 3形成了Z 型异质结,图5(b)展示了其光催化机理㊂图4㊀(a)可见光照射下MoS 2/Cu 2S 复合材料Type-Ⅱ型异质结光催化机制[39];(b)光催化降解MB 曲线[40];Cu 2O /Cu 2S-1/0㊁9/1和0/1纳米复合材料的瞬态光电流(c)和荧光光谱(d)[41]Fig.4㊀(a)Diagram of Type-Ⅱband alignment mechanism of MoS 2/Cu 2S composites under visible light irradiation [39];(b)photocatalytic degradation curves of MB [40];transient photocurrent response (c)and PL spectra of Cu 2O /Cu 2S-1/0,9/1and 0/1nanocomposites (d)[41]图5㊀(a)可见光照射下Cu 2S/Bi 2WO 6的Z 型异质结电荷转移机理[42];(b)Cu 2S/Ag 2S/BiVO 4@α-Al 2O 3的Z 型异质结光催化机理[36]Fig.5㊀(a)Charge transfer mechanism of Z-scheme heterojunction Cu 2S /Bi 2WO 6under visible light irradiation [42];(b)photocatalystic mechanism of Z-scheme heterojunction Cu 2S /Ag 2S /BiVO 4@α-Al 2O 3[36]㊀第3期余海燕等:铜基硫化物光催化改性研究进展399㊀1.4㊀金属-半导体异质结构建将金属纳米颗粒装饰在Cu 基硫化物表面,使得复合催化剂的带隙值位于金属和半导体的带隙值之间,有利于光生载流子的迁移与分离㊂此外,SPR 增强的电场有利于半导体对光的吸收㊂通过控制金属纳米颗粒的大小可以选择特定波长区域的SPR 吸收带[44]㊂金属与半导体的协同作用可以改善金属-半导体异质结结构的物理化学性能[45]㊂Manzi 等[46]利用CdS 导带中光激发电子的还原电位,在水和有氧的条件下与Cu(Ⅱ)前驱体进行反应,合成了Cu 2S /Pt 催化剂(见图6)㊂合成的Cu 2S 与Pt 之间形成肖特基势垒,Cu 2S 与Pt 之间的内建电场促使光生电子从Cu 2S 的导带转移至Pt 的表面,因此在Pt 的表面发生CO 2光催化还原反应㊂类似地,Kim 等[47]在Au 纳米粒子上原位生长Cu 2S 壳㊂Au 通过促进光生载流子的分离与传输,增强了光催化降解MB 和罗丹图6㊀光诱导阳离子交换的催化剂光催化CO 2还原为CO 和CH 4[46]Fig.6㊀Light-induced cation exchange leading to photocatalytic CO 2reduction into CO and CH 4[46]明B 的活性㊂此外,有些研究者将多种改性策略用于提升催化剂的光催化活性㊂Zhang 等[48]通过光沉积的方法,将Au 纳米粒子负载到CuInS 2/C 3N 4异质结上㊂通过调节Cu /In 的原子比可以调节复合催化剂的能带结构㊂Au 的SPR 效应使光吸收范围扩大,从而进一步提高光利用率㊂该催化剂在可见光下的析氢速率可达10.72mmol /(h㊃g)㊂2㊀铜基硫化物半导体光催化的应用2.1㊀光催化降解污染物铜基硫化物半导体被广泛应用于降解水中污染物,例如四环素[35]㊁罗丹明B [49]㊁MB [50]㊁甲基橙[51-52]等㊂光催化降解主要机理是催化剂的活性组分受到太阳能的激发产生强氧化空穴和还原电子,空穴和电子分别转化为羟基自由基(㊃OH)和超氧自由基(㊃O 2-)㊂这些自由基具有较强的氧化或还原能力,能有效地降解有机污染物[35]㊂张转芳等[35]采用水热法合成了CuS /GO 复合材料,其在可见光下对四环素和罗丹明B(RhB)的降解效率可达68%和95%㊂GO 作为电子存储器有效地抑制了电子与空穴的复合㊂刘果等[49]在低温下制备了CuS /TiO 2异质结,研究结果表明,CuS 的修饰减小了复合材料的带隙,增加了对可见光的吸收㊂CuS /TiO 2对罗丹明B 的光催化降解性能比单一CuS 或TiO 2高㊂此外,CuS 与MoS 2可以形成Type Ⅱ型异质结,有效应用于光催化类芬顿反应降解高浓度的罗丹明B [53]㊂表1比较了近年来铜基硫化复合物降解污染物的性能[13,18,40,43,54-63]㊂表1㊀不同铜基硫化物的光催化降解性能Table 1㊀Photocatalytic degradation of different copper based sulfidesPhotocatalyst Organic pollutant Degradation efficiency Lighting condition Ref.Fe 3O 4@SiO 2@ZnO-CuS (10mg)MB (50mL,10mg /L)93%(16min)12W LED bulbs [40]Cu 2S /RGO /Bi 2WO 6(50mg)BPA (50mL,20mg /L)85.28%(40min)300W Xenon lamp,λȡ420nm [43]ZnFe 2O 4/Cu 2S (35mg)MO (50mL,15ppm)94.3%(8min)60W LED bulbs [54]PANI /CuS (2mg)Sulfamethoxazole (50mL,5mg /L)75.13%(12.5h)500W Xenon lamp,λȡ420nm [55]BaSO 4-CuS (20mg)TC (100mL,20mg /L)96.8%(20min)300W Xenon lamp,λȡ420nm [56]g-C 3N 4/CuS (25mg)RhB (50mL,10mg /L)100%(120min)300W Xenon lamp,λȡ365nm [57]Cu 2SnS 3/Ti 3+-TiO 2(0.5mg)TC (50mL,20mg /L)100%(90min)1000W halide lamp [13]Cu 2WS 4/BiOCl (20mg)Benzophenone-1(100mL,1mg /L)99%(40min)250W Xenon lamp,λȡ420nm [18]CuInS 2(20mg)Erythrosine (20mL,10mg /L)74.8%(120min)150W Osram lamp [58]CuInS 2/Bi 2MoO 6(30mg)TC (50mL,15mg /L)84.7%(120min)300W Xenon lamp,λȡ420nm [59]CuInS 2/NiAl-LDH (25mg)2,4-Dichlorophenol (50mL,10mg /L)84.5%(120min)250W Xenon lamp,λȡ420nm [60]CuInS 2/ZnO (20mg)RhB (100mL,10mg /L)95.00%(60min)300W Xenon lamp [61]Au /CuS /CdS /TiO 2(10mg)Moxifloxacin (35mL,5mg /L)75.4%(60min)35W Xenon lamp [62]CuS /BiFeO 3(25mg)Alachlor (100mL,5mg /L)95%(60min)300W Xenon lamp,λȡ400nm [63]400㊀综合评述人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷2.2㊀光解水产氢近年来,随着社会经济的快速发展,环境污染和能源短缺已成为实现可持续发展的两大难题[64-67]㊂在 双碳 策略的驱动下,利用太阳能分解水制氢是未来获取氢能的有效手段之一㊂铜基硫化物由于具有合适的带隙,能有效地分离光生电子与空穴,将水还原为H2,实现光催化产氢㊂铜基硫化物作为产氢助催化剂与其他半导体材料,如CdS[68]㊁g-C3N4[69]㊁ZnIn2S4[70]等复合,能够很好地提升催化剂的光催化产氢性能㊂CuS分别与1T㊁2H相的MoS2形成异质结,研究结果表明CuS-MoS2-1T具有良好的光催化产氢性能[71]㊂此外,Luo等[69]构建了CuInS2@C3N4异质结,光电测试结果表明CuInS2@C3N4的光响应能力约是g-C3N4的2倍,证明CuInS2@C3N4具有较好的光生电子与空穴分离能力,其光催化产氢速率是g-C3N4的近4倍㊂表2列出了近年来铜基硫化复合物的光催化产氢性能[12,17,69-80]㊂表2㊀不同铜基硫化物的光催化产氢性能Table2㊀Photocatalytic hydrogen production of different copper based sulfidesPhotocatalyst Hydrogen production rate Lighting condition Sacrificial reagent Ref.CuS/NiO52.3mmol/(h㊃g)300W Xenon lamp Lactic acid[72] Pt/Cu2SʒZIS-5287.3μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ420nm Na2SO3,Na2S[73]Cu2S/TiO245.6mmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ420nm Na2SO3,Na2S[74] Ni-MOFs-P/Cu2S3122.76μmol/(h㊃g)5W LED TEOA[75] CuS@ZnIn2S47910μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ400nm Na2SO3,Na2S[70] Cu2S/CdZnS5904μmol/(h㊃g)5W LED lamp Na2SO3,Na2S[76]Cu3P/PCN 5.12μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ400nm TEOA[77] CuGaS2@Ru 3.38mmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ420nm K2SO3,Na2S[12]CuSbS22140μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ420nm TEOA[78] CoWO4/CuNi2S43754.3μmol/(h㊃g)5W LED lamp TEOA[17] CuInS2@C3N4373μmol/(h㊃g)350W Xenon lamp,λȡ420nm Na2SO3,Na2S[69] CuS-MoS2-1T9648.7μmol/(h㊃g)350W Xenon lamp Na2SO3[71] CuInS2/SiO2367.00μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp,λȡ420nm Na2SO3,Na2S[79] CdSe/CuInS210610.37μmol/(h㊃g)300W Xenon lamp Na2SO3,Na2S[80]2.3㊀光催化还原CO2化石燃料的消耗导致CO2过度排放,光催化CO2还原能够将CO2转化为可再次利用的能源,如CO㊁CH4㊁CH3OH或C2H5OH等㊂光催化CO2还原的机理是催化剂在光照的条件下分别在价带和导带中产生具有强氧化性的空穴和强还原能力的电子㊂空穴将水氧化为氧气和质子,质子与导带中的电子将CO2还原为可再次利用的能源㊂相比于铜基硫化物光催化降解与产氢,目前铜基硫化物应用于光催化还原CO2的研究较少㊂Kar等[4]采用电化学法合成了Cu2S和CuS纳米阵列,该催化剂在模拟太阳光(AM1.5)下,CH4的最高生成速率可达46.21mol㊃m-2㊃h-1㊂Manzi等[46]构建了Cu2S/Pt金属-半导体异质结,其CO的生成速率为3.02mol/(h㊃g)㊂3㊀结语与展望综上所述,通过形貌调控㊁晶相调控㊁半导体异质结构建㊁金属-半导体异质结构建等方法,促进光生电子-空穴对的分离,有利于光催化氧化还原反应的发生,进而达到提升铜基硫化物在光催化降解污染物㊁制氢和CO2还原性能的目的㊂虽然目前铜基硫化物在光催化领域的应用取得了一定的研究成果,但是其在制备高性能的催化剂方面仍然存在一定的挑战㊂针对铜基硫化物的研究现状及不足,提出了以下几点发展方向: 1)铜基硫化物的光催化性能有待提升,可以选择多种改性方式结合的策略㊂选择能带结构合适的半导体材料与铜基硫化物复合,同时结合金属与非金属掺杂㊁表面电场构建等策略提升铜基硫化物纳米复合材料的光催化性能㊂2)铜基硫化物既具有光催化降解性能,又具有产氢性能,目前已有少量文献报道,但还需更广泛和深入的研究㊂3)铜基硫化物在光催化反应过程中的机理还需深入研究,可以采用原位分析技术(如原位同步辐射㊁原位拉曼等)表征并进行理论计算,深入探索异质结复合材料光催化活性增强的机制㊂㊀第3期余海燕等:铜基硫化物光催化改性研究进展401㊀参考文献[1]㊀SAYED M,YU J G,LIU G,et al.Non-noble plasmonic metal-based photocatalysts[J].Chemical Reviews,2022,122(11):10484-10537.[2]㊀王启明,王㊀迪,孙洪全,等.制备方法对量子点敏化太阳能电池CuS纳米晶对电极微观结构和性能的影响[J].硅酸盐学报,2020,48(3):434-441.WANG Q M,WANG D,SUN H Q,et al.Microstructure and property of CuS nanocrystalline counter electrode in quantum dot sensitized cells[J].Journal of the Chinese Ceramic Society,2020,48(3):434-441(in Chinese).[3]㊀SANDS T D,WASHBURN J,GRONSKY R.High resolution observations of copper vacancy ordering in chalcocite(Cu2S)and thetransformation to djurleite(Cu1.97to1.94S)[J].Physica Status Solidi(a),1982,72(2):551-559.[4]㊀KAR P,FARSINEZHAD S,ZHANG X J,et al.Anodic Cu2S and CuS nanorod and nanowall arrays:preparation,properties and 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高浓度氨氮废水治理的实验研究
Ｅ ］ 李 洪 建 ， 一 健 ， ． ｚ ６ １油 田水 源 水 混 注 ２ 陈 等 ｓ ３— 对 储 层 损 害 的 实 验 研 究 Ｅ ３ 西 南 石 油 学 院 学 Ｊ．
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［ 考 文献 ］ 参 Ｅ － 潘 爱 芳 ， 润 勇 ， 彦 柳 ． 田注 水 开 发 防 垢 现 １］ 马 杨 油 状 及 新 技 术 研 究 ［ ］ 北 ： 油 工 业 出版 社 ， Ｍ ． 石
２００９ ： ７３～ ８５．
报 ，０ ６ ２ （ ） ２ ～ ２ ． ２ ０ ，４ ６ ：２ ４
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气 提 法 虽 然 能有 效 处理 废 水 中 的 氨氮 ， 该 法 但 存在三个问题 ： ①能耗大。 处理１ 废水至少需要ｏ ５ ｔ ．ｔ 的蒸 汽 ； 气提 的 氨气 排 放 到大 气 中会 造 成 二 次 污 ② 染 ； 资 源 浪 费 。废 水 氨 氮 浓 度 约 为 ５５ ４ ⑧ １． ｍｍｏ． １ Ｌ＿， 每 天 处 理废 水 ３０ ， 理 后 废 水 中氨 氮 含 。若 ０ｍ。处 量为 ２ ３ｍ ｏ． ＿， ． ５ ｍ １Ｌ 。 每天大约浪费 １ｋ ２ｇ氨。 废 水脱 氮法 很多 ， 主要 有 化学 中和 法 、 化学 沉 淀 法 、 汽气 提法 、 蒸 离子 交换 法 、 液膜分 离 法 、 点 氯化 折 法 及 生物法 ［ 。 学 沉淀法 是 ２ １化 ］ ０世纪 ９ ０年代 兴 起 的 种 新 的处 理方 法 ， 其 适 合 于稀 土 工 业 高 浓 度 氨 尤 氮废 水 的处理 ， 脱氮 效率 高 ， 工艺 较简 单 。可通 过 生 成 Ｍｇ ＮＨ Ｏ Ｐ 回收氨 。本文 采用 Ｍｇ 和 Ｈ。Ｏ Ｏ Ｐ 为 沉淀 剂 ， 理稀 土 生产过 程 中产 生 的氨氮 废水 ， 究 处 研 了 ｐ 值、 Ｈ 物料 比、 料投 加 顺 序等 因素 对废 水 处 理 物 效果 的影 响 。
讲授环境化学课要注重师范特点及地方环境特色
到课堂教学中。化学物质在环境中的结构特征、 存在状态 ， 所发生 的降解、 吸附、 淋溶、 沉降以 及对污染物的检测与治理 ， 无不与化学知识密切相关 ， 在讲授中可从理要讲透 ， 危害要讲清 ， 治理要讲到。
１ 注重师范教育的特点
《 Ｅ 全 ｔ 制义务教育化学课程标准》 实验稿 ） （ 简称课程标准 ， Ｊ明确规定新课程的培养 目标
应体现时代的要求 ， 要使学生具有初步的创新精神、 实践能力 、 科学和人文素养以及环境意识 。
维普资讯
去认识它们的点源性、 区域性及全球性。由于环境化学既涉及到数学 、 物理、 生物 、 化学、 地质 、 气象、 能源及工程技术等 自然学科 ， 又与法学、 经济学等社会学科组成多元结构的复杂体系 ， 在
讲授 中要注意处理好局部与整体 、 定性与定量 、 基础性 与多元性的关 系 ， 要充分 突出其广泛性
在课程标准中， 针对课程 目标对知识与技能的要求 ， 明确指出 ：要 了解化学 与社会 的相 “
互联系 ， 并能 以此分析有关 的简单问题 ， 要感受并赞赏化学对改善个人生活和促进社会发展的 积极作用 ， 关注与化学有关的社会问题 ， 初步形成主动参与社会决策的意识。逐步树立珍惜资 源、 爱护环境 、 合理使用化学物质的观念” 。这些 内容在 以往的化学教学 大纲 中是没有明确表 述 的。所 以， 课程标准对学生环境知识的掌握以及环境意识的形成都给予了相当的重视。 课程标准的 ５ 个一级主题是科学探究、 身边 的化学物质、 物质构成 的奥秘 、 物质的化学变 化和化学与社会发展。其中身边 的化学物质和化学与社会发展都蕴涵着 丰富的环境教 育内 容， 是进行环境教育的理想切人点 ， 有助于学生初步认识物质 的用途与性质之间的关系 ， 从化
包头师范学院无机化学课程教学改革初探
2011年3月第25卷第1期阴山学刊YINSHAN ACADEMIC JOURNALMar．2011Vo1．25No．1包头师范学院无机化学课程教学改革初探*张瑞英(包头师范学院化学学院，内蒙古包头014030)摘要:针对我校无机化学课程教学中“教”与“学”存在的问题，探索该课程教学方法和教学手段的改革，并付诸实践，对教学改革的初步成果做了阐述。
关键词:教学方法;教学手段;教学质量;改革中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1004－1869(2011)01－0081－03无机化学是化学领域最早的一个分支，是化学学科的基础和母体。
随着科学的迅猛发展也使无机化学与有机化学、分析化学、生物化学及材料化学等课程相互渗透、交叉。
如何使无机化学基础课的教学内容更能适应化学学科的发展和创新人才培养的需要，更好的反映无机化学学科发展的新成就，是无机化学课程教学的一个重要任务。
无机化学课程组在教学活动中注重把教学研究和人才培养紧密结合，教学中注重教学内容和教学方法的改革，以提高该课程的教学质量，在教学实践中做了一些有益的尝试。
1无机化学课程的地位和作用无机化学是化学专业四大主干课之一，是相关专业的专业基础课。
也是化学学院开设的第一门专业核心课程，课程的学习对“承前启后”，帮助学生巩固专业学习思想有重要影响。
课程目标:使学生较好地掌握无机化学基本理论、知识和技能，了解无机化学主要应用领域和发展方向，为今后在化学化工领域的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理奠定理论与技术基础。
帮助学生加强对无机化学原理、方法的理解和运用，培养学生科学思维能力，为后续课程和今后在相关专业方向攻读硕士学位奠定基础。
培养学生实践动手能力、自学能力、科学探索与创新能力，提高学生综合素质，为其终身学习和研究奠定基础。
2包头师范学院无机化学课程的发展历史包头师范学院从1982年师专恢复招生，化学专业即开始招生，同时开设无机化学课程，本课程在相关二级学院开设，如生命科学与技术学院，在专科阶段开设普通化学，以无机化学教学内容为主，本科阶段开设无机化学(包含实验)，物理科学与技术学院、资源与环境学院曾经开设普通化学。
关于Fe_3O_4教学的思考
内 蒙古石 油化 工 Fra bibliotek２ １ 年第 ２ 期 ００ ４
关 于 Ｆ ３ 教 学 的思 考 ｅＯ４
杨 华
（ 包头师范学院化学学院 ， 内蒙古 包头 ０４３） １０ ０
摘 要 ： Ｆ 。 的知 识 ， 中学化 学课 程 中 的首次 出现 ， 大 学化 学课 程 的深 入 再现 过 程 展现 给 将 ｅＯ 从 到 师 范生 ， 一个 体现 化 学知 识连续 性 、 是 阶段 性及正 确 处理教 材 的一个 很好 的教 学用例 。 关 键词 ： ｅＯ４反 式尖 晶石 结构 ； 识衔接 Ｆ３ ； 知 中图分 类号 ： Ｅ３１ Ｔ ２ 文 献标 识码 ： 文章 编号 ：０ ６ ７ ８ （ＯＯ ２～ ０ ５一 Ｏ Ａ １ ０－ ９ １２ １）４ Ｏ ８ １
半 Ｂ在 四面体 空 隙 ， 另一半 Ｂ和 Ａ 在八 面体 空 隙 。 当 Ａ、 Ｂ为 过 渡金 属 离子 时 ， 这一 现象 可 用配 体 场稳 定化 能解 释 Ｌ 。Ｆ 。 Ｏ。 提供 的配 体 场 中 ， ｅ＋ 】 ｅＯ 在 一 ］ Ｆ
一
（ 和 Ｆ 。（ 都 处 在 高 自旋 态 ， 自旋 组 态 的 ｄ） ｅ＋ ｄ） ｄ高 配 体场 稳 定化 能不论 是 八面 体场 还是 四面体 场 都等 于 零 ， ｄ 高 自旋 态 的配体 场 稳定 化 能在 八 面体 场 而 中 比四面体 场 中高 １ ３ Ｄ ， 以 Ｆ 处 在八 面体 空 ．３ ｑ所 ｅ＋ 隙中获 得 了额 外 的稳 定 化能 。即 Ｆ 。 具反 式尖 晶 ｅＯ 石结构写作［ ｅ ］ Ｆ 。 ｅ ３ ４ Ｆ 。 ｅ Ｆ 。ｏ 。 ［ Ｏ ２ 由此 引发 的思 考 通过 教育实 习中关于 Ｆ 。 ｅ 教学 问题 的解决 ， Ｏ
１ 关于 Ｆ ３ ｅ０４
ISEC专业学生卓越培养模式探究
摘要随着教育改革的深入，国家本科专业认证逐渐走进高校的视野。
如何更好地提高大学本科生培养的质量，已经成为摆在高校领导、教师面前最重要的任务。
该文对包头师范学院ISEC 专业学生的卓越培养模式进行了初步探究，提出了一些建议，希望为高校本科专业建设及ISEC 专业学生的发展和培养提供参考。
关键词ISEC 专业；卓越培养模式；导师制Exploration on the Excellence Development Mode for Stu-dents of ISEC Major //ZHANG Xiaoyong,ZHANG Yuheng Abstract With the reform of education,the national undergradu-ate professional certification gradually comes into the vision of u-niversities.It has become the most important task for leaders and teachers to improve the quality of undergraduate education.This paper makes a preliminary study on the excellence development mode for students of ISEC major from Baotou Teachers'College.At the same time,this paper puts forward some suggestions to provide reference for the construction of undergraduate majors and development for students of ISEC major.Key words ISEC major;excellence development mode;the tuto-rial system高校本科专业认证是在建设教育强国的大背景下，教育部开展的一项旨在提高高校本科专业教育教学质量的策略。
包头师范学院有机化学实验教学改革探索
２ 有机 化 学实验 教 学方 法单 一 ， 学 生
学 习兴趣 亟 待 激 发
目前我校有机化学 实验课 的教学基本 上足 教师 就实验 内容 先进行 讲解 ， 重点说 明和提 示实验关 键操作 步骤 ， 然 后 在教师指导下两名同学一组 按照实验 教材 没定好 的实验 步 骤进行实验。这种传统的教学方法有它的优点 ， 但随着 社会 的发展它的更多缺点渐渐显露出来 ， 其 中最重要的是 不能广
多步骤合成实验既能有效 地减 少废 弃物 的排放 又能减轻 对 环境的污染 。在实际教学 过程 中通 过上述 实验 内容 的调 整 和多步骤合成操作实 验的选取 ， 不论 是化学 学 院 １ １ 级 应用
化学本科班 和 １ ２级 应 用 化 学 本 科 班 的 同学 们 还 是 任 课 教
１ 有 机 化 学 实 验 教 学 大 纲不 能满 足 时
代 发展 要 求 。 亟 待 更 新
我校化学学 院每 年招 收化学 、 应用化 学理 科 专业 的本 科 生大约 １ ７ ０人 ， 由于学生人数较多 ， 实验条件不足 ， 有机化 学 实验 教学 大纲 一商按照 ２ ０ ０ ８年制 定 的实 施 ， 随着社 会 的
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４—１ ｌ— Ｏ ４
基金项 目： 包头师范学院教改 项 目Ｂ ｓ 『 Ｊ Ｇ１ ２ ０ ２ ４ 作者简介 ： 雍胜利（ １ ９ ７ ２一） ， 内蒙古 阿拉善左旗人 ， 副教授 ， 研 究方向 ： 天然产物全合 成． ．
６ ８
开始 动手操作实验的学生在实验过程 总是 会碰 到各 种问题 ，
泛 激 发 起 学 生 的 学 习 兴 趣 。在 实 际 教 学 过 程 中我 们 发 现 ， 刚
理解和掌握双烯合成的理论 知识 打下基础 。２ ） 根 据 国家易
生物相容性石墨烯纳米复合物修饰电极的制备及其电化学性能
修饰电极的电化学性质。 并研究了其对葡萄糖的电 化学催化性能． 结果表明， 葡萄糖浓度（ ） 与响应电流（ Ｙ ） 呈
线性 关 系， Ｙ＝ ５ ． ２ ２ ３ ｘ一 ２ ． ６ ５ ２ ， ＝ ０ ９ ７ ６， 线性 范围为 １ ． ４—６ ． ２ ｉ ｘ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ ， 检 出限为 ０ ． ２ Ｉ ｘ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ （ ｓ ／ Ｎ＝ ３ ） ．
，
（ １ ．Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ， Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ Ｎ ｏ ｒ ｍ ａ ｌ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ ０ １ ４ ０ ３ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
２ ．Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｙ ｕ ａ ｎ ｇ ｅ ｎ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｌ ａ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ， Ｊ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ２ ７ ２ ０ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ｓ Ｎａ ｎ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ Ｉ ｔ ｓ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ
Ｇｕ ｏ Ｙｕ ｗｅ ｌ ， Ｈｅ Ｍａ ｏ ｗｅ ｌ 。 Ｘｕ Ｊ ｉ ｎ ｌ ｔ ｎ ｇ ， Ｄｉ ｎ ｇ Ｙｏ ｎ ｇ ｐ ｉ ｎ ｇ
ｔ ｒ ｙ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｌ ａ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｔ Ｅ Ｍ． Ａ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ｍ ｏ ｄ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｇ ｌ ｕ ｃ ｏ ｓ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｓ ｅ （ Ｇ Ｏ Ｄ）ｗ ａ ｓ
配分函数中分子对称数的确定
９ ０
内 蒙古石 油化 工
２ｌ 年第 １ 期 Ｏ１ ６
高职化学教学 中学生实验能力的培 养
马 晓 丽
（ 内蒙古化工职业学院 ， 内蒙古 呼和浩特 ００１） １０ ０
摘 要 ： 高职教 育 的任务 是培 养 高素质 、 高技 能 的人 才。 在基础 化 学教 学 当 中， 强 对 学生实 践性 教 加 学环 节的教 学指 导 ， 养 学生综 合的化 学 实验能 力 ， 培 实现 高技能人 才的培养 目标 是每 一个 实践性 教 学指
—
非线型多原子分子 ， 其转动配分 函数的数学表达式 为ｑ 线 ＝８ ２ｋ 。（ Ｉ “／ｈ， 确定 分子 的 型 ｎ（ｎ Ｔ）／ Ｉ ） 。ａ。要 。 Ｉ 对称 数 。 就不 那 么容 易 ， 其初 学统 计力学 者往 往很 尤 感 为难 ． 虽说 有 的教 科 书 也 给 出 了确 定非 线 型 多 原 子 分子 对 称 数 的零 散 实 例 ， 但对 其 一 般计 算 方 法 并 未 涉及 ， 有的教 学 参考 书上 甚至 给 出错误答 案 。 还 这 给初学物化者计算非线型多原子分子转动配分函数 带来 相 当大 的 困难 ， 也导致 了教学上 的一些混 乱． 本 文用 群 论方 法结 合数 学 归纳法 讨论 了非 线型 多原 子 分子的对称数 ， 给出了非线型多原子分子对称数计 算 的一 般方 法 。 １ 群论 方 法
用性 等 明显特 点 。 外显性 是 指学 生操 作 的正确性 、 熟 练程 度 、 速度 及敏 锐度 ， 家一 眼就 能看 出来 。现场 专
化学实验观察和化学实验分析是实验能力的重
要组成 部分 ， 穿于 整个 实验过 程 当 中 ， 贯 两者 密 不可
化学专业实践教学中应增强学生的环保意识
实 ， 生动 ， 效果 更显 著 。 根据 自己的教学 经验 ， 更 其 今 谈谈本 人 对在 中学 化学 实验 教学 中如何 进行 环境 教 育 的一 点 看法 。 １ 化 学实 验 中污染 的现 状 据 了解 ， 吴江 市 的几 十所 中小 学 中几 乎 没有 在 专 门的实验 室废 弃物 的处 理 回收装 置 。而按教 学大 纲要求 ， 中学需 做 的化学 实验 比较 多 ， 中有毒 的 实 其 验也有 很 多 ， 一般 都 是酸 类 、 类反 应 的实验 。绝大 碱
了。
２ ２ 提 倡 绿 色化 学 实验 ，尽 量做 无 害实验 ， 可 能 ． 尽
为环保 考虑
中学要 尽量做 无 害实验 ， 可能 为环 保考虑 。 尽 ２ 化学实验教学中渗透环保教育的方法和做法
２ １ 提 倡微 型 实验 ， ． 用最 少 药品 ， 获最佳 效果 ， 少 减 废弃 物 ， 高环保 意识 提
适 应 了化 学 实验 改 革 形势 的 发 展 ， 也可 谓 是 减 少化 学实验 环境 污染 的一 种手段 。例 如 在学 生 自行 设计 的“ 氯化 氢 气体 的制 备 和性 质 ” 实验 中 ， 生 大 都采 学 用 了微型 制 气装 置 ， 个 学生 的试 剂用 量 是 常 规量 每
有毒气 体抽 到 空气 中 ， 也只是 做 了污染 物转 移 。 但 还
是室 环 保 专 家 、 哈工 大 环 境工 程 学 院教 授 樊庆 锌认 为 ， 校 实验 室对环 境 的危害特 别大 ， 学 因 为很 多下 水 道 跟江 、 相 通 ， 使 渗入 地 下 ， 河 即 其危 害 也 是不 可估 量 的 。国外学 校实验 室 都有专 门的 回收
流程 ， 虽然 需要资 金 ， 但必须 这 么做 。把 实验废 弃物 送 到专 门 的地 方处 理 ， 是起 码 的社会 责任 。他建 议 ，
绿色化有机化学实验教学探究
绿色化有机化学实验教学探究高俊芳，雍胜利，杨峻宏（包头师范学院化学学院，内蒙古包头 ０１４０００） 摘 要：本文以绿色化学为理念，遵循绿色化学基本原则对有机化学实验课程做了初步的探索与研究，介绍了绿色化学的涵义和提出了实现有机化学实验绿色化而实施的具措施设想，力求在实验教学中更好地培养学生绿色化学的意识，提高教育和教学质量。
关键词：有机化学实验；绿色；环保 中图分类号：Ｇ４２；Ｏ６２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１９）０２—００７０—０２ 有机化学实验是一门重要的基础实验课，是化学、化工、生物、医学、材料、高分子和农学［１］等各专业的重要基础课。
有机化学实验的目标是适应高等教育人才培养的基本要求，进行科学素质、知识能力和创新精神的培养。
但在全国各大高等院校中，每天有大批学生在进行各种各样的有机化学实验。
有机化学实验由于所用的化学药品和试剂种类多、消耗量大、挥发性强，而且大多在一定程度上都有毒性，因而产生的污染物种类多、范围广成为有机化学实验教学中一个比较突出的问题。
目前，虽然暂时无法将实验的全过程、全部实验进行绿色化，但对部分实验进行绿色化设计，使产品循环利用，这样既可以锻炼学生的基本实验操作技能，又能减少废物的排放，减轻对环境的污染。
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
它要求任何一个与化学有关的活动（包括原料的使用、过程以及最终产物）对人类的健康和环境都应该是友好的［２］。
绿色化学的追求在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。
从科学观点看，绿色化学是化学科学基础内容的更新；从环境角度看，它强调从源头上消除污染；从经济角度看，它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本，这是符合可持续发展要求的。
１ 有机化学实验绿色化的必要性有机化学实验在培养学生能力的同时，每次实验都将产生或多或少的废气、废液等废物，在有机化学实验中毒害性和环境污染更为严重。
甚至部分学生做实验时“照方抓药”，做一步看一步，取试剂没有量的概念，有“多多益善”的习惯，在这些错误观念下，许多实验室随意排放废弃物的现象屡屡出现。
谈卤素离子在光谱化学序中的位置
谈卤素离子在光谱化学序中的位置Ξ杨 华(包头师范学院化学学院,内蒙古包头 014030) 摘 要:无机化学课程的配位化合物教学内容中的晶体场理论提出了光谱化学序,它实际上是配体场强度增加的顺序,这个配体场强度顺序是纯静电理论所不能完全解释的。
关键词:晶体场理论;卤素离子;光谱化学序1 问题的提出无机化学教材中在配合物一章中介绍了配合物的晶体场理论,晶体场理论认为配合物中的中心原子与配位原子间的作用如同阳离子与阴离子的作用一样,因此是一种纯粹的静电理论。
在介绍影响晶体场分裂能的因素时,引出了将配体按∃0值的大小的排序,将其称为光谱化学序。
光谱化学序列中如: OH-比H2O的强度弱,按静电观点:OH-带负电荷, H2O不带电荷,因而OH-应对中心金属离子的d轨道中的电子产生较大的影响作用,但实际上是O H-的场强度反而低。
又如H2O等中性分子反而比卤素离子的场强大。
光谱化学序与配体极性的矛盾使大学一年级学生利用已有的静电吸引的经验进行类比时产生了疑问。
在当时的情况下可以做这样的处理:告知学生,晶体场理论无法解释光谱化学序列与配体极性的矛盾。
后来在晶体场的基础上又形成了配位场理论和分子轨道理论,才较好地解决了这些矛盾。
2 关于卤素离子在光谱化学序中的位置在为高年级学生开设的配位化学教学中,一定要将上述的关于光谱化学序中的疑问给予解答。
这也能很好地体现无机化学与后续课程在知识层次上的衔接。
根据八面体型配合物的分子轨道能级图依次填充配合物的电子。
以ML6型八面体配合物[Co (N H3)6〗3+为例,价电子总数为18,其中12个电子进入能量较低的6个成键轨道中,而且由于这些成键轨道主要具有配体轨道的特性,因此可以认为填入成键轨道的12个电子主要来自配体。
因此金属离子的d电子占有非键分子轨道t2g和反键分子轨道e g3。
而t2g和e g3轨道的能量差就是晶体场的分裂能∃0,因此从分子轨道理论出发得到了与晶体场理论相同的结论。
主体性视域下的大学生思想政治教育工作存在问题——以包头师范学院化学学院学生为例探讨
、
调 查 结果
（ ） 客 观 的 角 度 来 看 一 从
有 ７ ． 的学 生 认 为 ， 想 政 治 教 育 定 位 不是 很 合 理 ． 对 性 不 强 。 ５６ ％ 思 正 因 为 只 重 视 了 方 向 性 和 目标 的 统 一 性 ． 有 重 视 层 次 性 ： ８ ．％的学 生 没 有 ２３ 认 为 ， 想 政 治 教 育 的 内 容 存 在 空 泛 性 ； ８ ． 的学 生 认 为 思 想 政 治 教 思 有 ９％ ４ 育 的 主 体 错 位 ， 有 充 分 发 挥 学 生 的 作 用 ： ８ ． 的 学 生 认 为 ， 想 政 没 有 ２６ ％ 思
化， 入学 门 槛 的 降 低 ， 上 大 学 已不 是 梦 想 。受 教 育者 自身 的 素 质 的 巨 大 能
差 异 ， 是 说 我 们 现 在 而 对 思 想 政 治 教 育对 象 发 生 改 变 不 像 过 去有 严 格 就
的选 择 性 ． １ 学 生 思 想 政 治 素 质 具 有 复 杂 性 ． ”１ ３ 大 自我 意 识 突 ｊ 情 绪 指 数 ｎ．
摘 要 ：本 文 以对 我 院 学 生进 行 主体 性 视 域 下 大 学 生 思 想 政 治教 育 工 作 问卷 调 查 ， 出 目前 大 学 生 思 想 政 治 教 育 Ｊ 作 存 在 的 问题 ， 找 － 更好 的 促 进 思 想政治教育工作的开展。 关 键词 ：主体 性 ；大 学 生 ；思 想 政 治教 育 ：存在 问 题
不尽 人 意 。 从 当 前 思 想 政 治 教 育 的 过 程 和 结 果 上 来 看 ． 效 性 并 不令 人 实
MnO2与浓H2SO4反应的实验现象讨论及思考
即二氧化锰与浓硫酸的反应 由于反应 条件 不同 ， 物不 产 同。Ｍｎ（Ｉ Ｉ ）在水 溶液 中易发生岐化反应 ， 硫酸根对其水 Ｉ 但
溶 液 有稳 定 作 用 。
引导师范生树立教师职业 意识 ， 过学 习训练 ， 通 不断 提高 其 教师职业素质 ， 使其对化学教学以及化学教师的 内涵有更 深
２ ）当 Ｍ Ｏ ｎ ２与 浓 Ｈ Ｓ 的 用 量 比 很 小 （ 如 ０ ０ ｇ Ｏ 例 ． １ Ｍｎ 与 ２ｍ 浓 Ｈ Ｓ 反 应 ） Ｏ ｌ ：Ｏ 的情 况 下 ， 应 结 果 能 得 到 无 反
由于 Ｍ Ｏ 在碱性、 ｎ］ 中性及酸性条件下均岐化， 只有在
相当强的碱中才稳定 ， 判定不是 Ｍ Ｏ 一 ｎ：。
教学工作的可 靠基础 。 关键词 ： 教师职业意识 ； 范生 ； 师 实验课 教学 中图分类号 ：６ ２０ 文献标识码 ： 文章编号 ：０ ４—１６ （０ ０ ０ — ０ ５— ２ Ｇ４． Ａ １０ ８９ ２ １ ） １ ０ ９ ０
１ 问题 的提 出
高师院校的教 师是未来 中学教 师的培育者 ， 他们对 师范 生 的培养通过知识传授 过程 ， 通过 自身的教育教学实践 活动 的主体示范性来实现 。让师 范生在掌握 知识 的 同时学会 如
入 的认 识 。
不 同反应条件下的实验现象
高师化学实验教学 中 ， 教师要充分挖掘隐含在教学过 程 中的教学示范性 ， 使其显性化。例如无机化学实验课程 的第
一
２ １ 温度 ．
４ ３Ｋ 以上 ， Ｍｎ ２ ２Ｈ Ｓ 浓 ） １ ２ Ｏ ＋ ２Ｏ （
：２ Ｓ Ｍｎ Ｏ４＋ ２ ０ ＋０２ Ｈ２
何 教 学 ， 大 学 一 年 级 的 无 机 化 学 实 验 教 学 开 始 就 有 意 识 地 从
有机化学设计性实验教学的探究与实践
有机化学设计性实验教学的探究与实践
高俊芳;董江涛;雍胜利
【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2014(000)024
【摘要】阐明了设计性实验的涵义,通过设计性实验教学实践,论述了设计性实验的实施过程,评判体系,总结了设计性实验教学的意义.
【总页数】2页(P108-109)
【作者】高俊芳;董江涛;雍胜利
【作者单位】包头师范学院化学学院,内蒙古包头014030;包头师范学院化学学院,内蒙古包头014030;包头师范学院化学学院,内蒙古包头014030
【正文语种】中文
【中图分类】G424.31;O62
【相关文献】
1.浅谈应用型大学有机化学设计性实验的教学探索与实践 [J], 肖凤屏;胡鹏
2.有机化学实验教学中以设计性实验培养学生科研能力 [J], 蒋向辉;苑静;祝军委;胡秀虹
3.TBL教学法在有机化学设计性实验中的应用 [J], 李植飞;李芳耀;赵怀翰;李秋萍;覃小杜;杜园园
4.有机化学设计性实验教学与实践 [J], 石亮;张晓梅
5.天然药物化学设计性实验教学模式的探究与实践 [J], 曲书昊;吕慧芳;匡秀华;郭永刚;樊克锋
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安息香缩合实验中的催化剂_高兰萍
安息香缩合实验中的催化剂高兰萍(包头师范学院化学学院,内蒙古,包头 014000) 摘 要:安息香是芳醛缩合的一种产物,但催化剂是芳醛缩合成安息香的必要条件。
本文就维生素B1和氰化钠两种催化剂对安息香缩合实验的不同影响进行了比较。
关键词:安息香;实验;催化剂1 应用维生素B1为催化剂合成安息香的实验方法1.1 实验用品苯甲醛;维生素B1(VB1);95%乙醇;氢氧化钠;水1.2 实验原理1.3 实验方法于锥形瓶内加入VB 12.7g 、水10mL 、95%乙醇20m L 。
不时摇动,待VB 1溶解,加入2molNaOH 7.5mL ,充分摇动,加入新蒸馏的苯甲醛7.5mL ,放置一周。
抽滤得淡黄色结晶,用冷水洗,得安息香粗品。
2 应用氰化钠为催化剂合成安息香的实验方法2.1 实验用品苯甲醛;氰化钠;95%乙醇;氢氧化钠;水2.2 实验原理2.3 实验方法在装有搅拌、温度计、球型冷凝器的100m L 三颈瓶中,依次投入苯甲醛12mL ,乙醇20mL 。
用20%NaOH 调至pH 为8,小心加入氰化钠0.3g ,开动搅拌,在水浴上加热回流1.5h 。
反应完毕,充分冷却,析出结晶,抽滤,用少量水洗,干燥,得安息香粗品。
3 分别用氰化钠和维生素B 1为催化剂对安息香缩合实验的不同影响3.1 催化原理的不同维生素B 1为催化剂的催化原理如下:55 2009年第10期 内蒙古石油化工HPNA 抽油杆多功能防腐防磨器应用与实施江华敏,王建伟,吴培利,王彩红,王淑红,岳远振(中原油田分公司采油三厂) 摘 要:随着油田进入高含水开发阶段,油井腐蚀偏磨逐渐加剧,目前广泛采取的防腐措施主要采取周期套管加药的方法控制油井腐蚀,但是,有很多井单靠套管加药不能够很好的解决油井腐蚀问题,我们必须采用井下防腐防偏工具来缓解油井的腐蚀现状。
关键词:尼龙扶正器;铁离子;电化学防腐1 新技术应用目的抽油杆多功能防腐防磨器装置针对油田采油工程中长期存在的管杆偏磨老问题,应用在杆上加装耐磨扶正器,加装上防腐器,具有防腐蚀、防偏磨的功能。
荧光分析法测定邻—羟基苯甲酸和间—羟基苯甲酸
荧光分析法测定邻—羟基苯甲酸和间—羟基苯甲酸刘丽静【摘要】使用荧光光度计测定邻—羟基苯甲酸（亦称水杨酸）和二组分混合物的荧光强度,邻—羟基苯甲酸（亦称水杨酸）和间—羟基苯甲酸分子组成相同,均含一个能发射荧光的苯环,但因其取代基的位置不同而具不同的荧光性质。
在pH=12的碱性溶液中,二者在410nm附近紫外光的激发下均会发射荧光;在pH=5.5的近中性溶液中,间—羟基苯甲酸不发荧光,邻—羟基苯甲酸因分子内形成氢键增加分子刚性而有较强荧光,且其荧光强度与pH=12时相同。
利用此性质,可在pH=5.5时测定二者混合物中邻——羟基苯甲酸含量,间—羟基苯甲酸不干扰。
另取同%using fluorescence photometric determination adjacentp-hydroxy benzoic acid （also called salicylic acid） and the second component mixture the fluorescence intensity,adjacent-p-hydroxy benzoic acid（also called salicylic acid） and between the molecular struc【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2011(000)013【总页数】3页(P16-18)【关键词】荧光强度;邻—羟基苯甲酸;间—羟基苯甲酸【作者】刘丽静【作者单位】包头师范学院化学学院,内蒙古包头014030【正文语种】中文【中图分类】O657.3分子荧光分析法是一种建立于物质与光子作用过程中所表现出的荧光性质基础上的仪器分析方法。
荧光分析法具有灵敏度高(比分光光度法高103～104倍)、线性范围宽,方法简便快速且选择性较好诸多优点。
近20年来,随着激光、计算机和电子学新技术的引入,各式各样新型荧光分析仪器不断问世,荧光分析法发展迅速,应用面不断拓宽,尤其是在生物试样的分析及生命科学研究方面展现出广阔的前景。
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生产成本=设备费+操作费
单元操作：在化工生产中，基本的、通用的物理加工过程
做实验时有哪些基本的通用的操作？
绪论
第一节 化学工 业的分类
第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
2.化工生产中的主要单元操作：
(1)分类： 以流体力学为基础的-----流体动力过程：如流体的输送、沉降、搅拌 以热量传递理论为基础的-----传热过程：加热、冷却、热交换 以质量传递理论为基础的-----传质过程：溶解、结晶、蒸发、吸收
三、平衡关系：
是指根据有关平衡的规律预告过程能够达到的极限。任何一种平 衡关系的建立都是有条件的，当条件发生变化时，原来的平衡就不复 存在，平衡就发生移动。
四、过程速率：
就是单位时间内过程的变化率。
任何变化过程都同时存在着推动力和阻力，研究表明 过程速率∝ 推动力
阻力 ：
绪论
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第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
五、经济核算
在设计具有一定生产能力的设备时，选用不同的材料，不 同的设备形式以及操作条件，可以提出多种不同的设计方案。 但是最终应该从技术经济的观点出发进行比较，即从设备的 造价、操作的难易、人力、水、电和燃料的消耗、耐用年限 等多方面进行综合评价，从中选择经济上最有利的方案。
3、通过本课程，培养同学们的工程意识。
绪论
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第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
工程意识是工程师最重要、最基本的素质之一，也是高 等院校工程教育的薄弱环节。所谓工程意识，是人脑对事物、 经济环境、自然环境这个大工程的能动反应，就是在充分掌 握自然规律的基础上，要有能够尊重自然、保护自然，合理 合法地开发利用自然条件，去完成某项工程，创造出新的物 质财富的意念。从根本来说，工程意识的内涵包含创新意识、 实践意识、时代意识、经济意识、社会意识、管理意识和道 德意识等许多方面。大学是培养工程意识的重要时期，但其 实工程意识的形成是一个长期积淀的过程。 工程意识包括： 1、成本和效率意识 ；2、问题与改革意识； 3、工作简化和标准化意识 ；4、 全局和整体意识 ；5、以人 为中心意识
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
第三节 化学工艺学的课程内容
一、化学工艺学的课程内容：
1、工艺学： 研究加工过程的学问
加工过程
原料
产品
2、化学工艺学：
物理变化
原料
产品
加工过程
化学变化
原料
产品
机械工艺 化学工艺 (应用科学)
二、学习本课程的目的
1、了解化学工业在国民经济中的作用，以及现状和发展趋势； 2、理解化学理论在化工中的应用，并能用所学知识分析、解决 化工生产、科研开发中的简单问题；
8atm、55度
绪论
第一节 化学工 业的分类
第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
化工生产的典型框图：
原料
物理处 理过程
前处理
化学处 理过程
核心
物理处 理过程
后处理
产品
实际生产中，在一个现代化的、设备林立的大型工厂中，反应器为 数并不多，绝大多数的设备中都进行着各种前、后处理操作。也就 是说，现代化学工业中前、后处理工序占有着企业大部分的设备投 资和操作费用。由此足见前后过程在化工生产中的重要地位 。这些 操作在轻工、制药、冶金、动力、原子能等工业中也广泛的应用着。 这些操作在化工课程中就叫做单元操作 。人们经过长期的实践和对 单元操作的研究，已知单元操作有几十种之多。
第一节 化学工业的分类
化学工业：生产过程中化学方法占主要地位的制造工业
一、按产品的类型划分
1、无机化学工业 2、有机化学工业 3、高分子化学工业 4、精细化学工业
二、按产品的用途划分
三、按使用的原料划分
第二节 化工生产的单元过程
绪论
第一节 化学工 业的分类
第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
F2 2000 kg / h
W1 W2 3000kg / h
由题1536.6kg / h
绪论
第一节 化学工 业的分类
第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
绪论 第四节
绪论
第一节 化学工 业的分类
第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
第四节 《化学工艺学》中的一些基本概念
物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率、经济核算 一、物料衡算：
理论依据：质量守恒定律 具体内容：在一个化工过程中，进入一设备的物料量必等于排出的 物料量和过程中的积累量。
（2）划定衡算的范围
为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围，用一圈封 闭的虚线画出。
W1
F0=5000kg/h 蒸发器1
F1
x0=0.12
x1
W2
蒸发器2
F2 x2=0.3
（3）选择衡算基准
本过程为连续操作，以1小时为基准。
（4）确定衡算对象
此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的NaOH溶液量B，因此， 我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。
三传：动量、热量、质量传递 一反：化学反应过程
”三传一反“
(2)单元操作进行的方式： 连续操作：u=u(x,y,z)，物料的性质及流动参数不随时间而变化----------稳定操作状态 间歇操作： u=u(x,y,z,ɵ)，不稳定操作状态
绪论
第一节 化学工 业的分类
第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
数学关系式：Σm入= Σm出+m积累
注意事项： (1)要规定出衡算系统： (2)要规定出一个衡算的基准： (3)衡算的单位： 例题：
绪论
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第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
例：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐 水溶液从12％（质量％）浓缩到30%。第二蒸发器 比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求： （1）各蒸发器每小时蒸出水分的量； （2） 第一蒸发器送出的溶液浓度。
绪论
第一节 化学工 业的分类
第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
以整个蒸发过程作衡算范围：
对盐作物料衡算： F0 x0 F2 x2
对总物料作衡算： 5000 F2 W1 W2 代入已知数据，得： 5000 0.12 0.3F2
绪论
第一节 化学工 业的分类
第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
绪论：第三节
二、能量衡算： 理论基础：能量守恒定律
具体内容：在一个化工过程中，输入操作过程的能量等于操作后输出 的能量和过程中的损失量。
数学表达式： ΣQ入= ΣQ出+Q损失
化学工艺学
包
主讲教师：李军湘
头
师
范
学
院
化
学
学
院
绪论
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第二节 化工生 产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
绪 论 (Introduction)
内容提要：在绪论中，我们主要介绍本课程的性质和内容，
给出化工生产的基本单位------单元操作，详细阐述化工生产 中的五个基本概念，即物料衡算、能量衡算、过程速率、平衡 关系、经济核算。
求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发 器为衡算范围。
对盐作物料衡算： F0 x0 F1x1 对总物料作衡算： F0 W1 F1
代入已知数据，得： 5000 0.12 F1x1 5000 1463.4 F1
解得：
F1 3536.6kg / h x1 0.1697 16.97%
第四节 化学工 艺学中的一些基 本概念
实验室的操作过程？ 化学工程：研究工程问题的技术科学。
1.单元操作(unit operation):
硫酸生产的基本原理：
S+O2
SO2; SO2+O2 SO3; SO3+H2O
H2SO4
聚氯乙烯的生产过程：
加成
nCH CH +HCL
聚合
nCH2=CHCL
[CH2=CHCL] n
解题过程：
（1）画一个流程图表示进行的过程
用方框表示设备或车间，输入输出设备的物料方向用箭头表示。
绪论
第一节 化学工
W1
业的分类
第二节 化工生
产的单元过程
第三节 化学工 艺学的课程内容
F0=5000kg/h 蒸发器1
F1
第四节 化学工 艺学中的一些基
x0=0.12
x1
本概念
W2
蒸发器2
F2 x2=0.3