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(一)提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性在化學(xué)工程的物質(zhì)反應(yīng)中,化學(xué)反應(yīng)作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學(xué)原料的轉(zhuǎn)化均是需要化學(xué)反應(yīng)才能得以實現(xiàn)。在化工生產(chǎn)過程中,合理選擇有效的化學(xué)反應(yīng)形式可有效促進(jìn)化學(xué)工程生產(chǎn)效率及質(zhì)量得到提高[2]。對化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生影響的因素有很多種,反應(yīng)原料、環(huán)境、時間、特點等均會對化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生不同程度的影響。在化學(xué)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最為普遍的反應(yīng)形式為氧化反應(yīng)。在氧化反應(yīng)過程中會有大量的熱產(chǎn)生,所有化學(xué)原料均會在熱的催化作用下發(fā)生變質(zhì),因此會大大降低化學(xué)品的生產(chǎn)質(zhì)量。在綠色化學(xué)工程中,應(yīng)用新型的反應(yīng)形式,這種新型反應(yīng)形式為烴類氧化反應(yīng)。這種反應(yīng)形式的應(yīng)用不僅可促進(jìn)催化物反應(yīng)催化能力得到提高,同時還可有效促進(jìn)生產(chǎn)物同分異構(gòu)反應(yīng)時間增加。
(二)使用無毒無害催化原料隨著化學(xué)工業(yè)發(fā)展速度的不斷加快,將化學(xué)反應(yīng)合理的應(yīng)用于化工生產(chǎn)過程中已經(jīng)成為促進(jìn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要前提之一。在化學(xué)反應(yīng)過程中均離不開催化劑的使用。將催化劑應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)過程中,可有效加快反應(yīng)速度,縮短法寧時間。所以,在化工生產(chǎn)過程中使用無毒無害的催化原料成為推動綠色化學(xué)工程與工藝不斷深入發(fā)展的重要前提條件之一。目前,我國相關(guān)部門已經(jīng)高度重視對催化原料的選擇及應(yīng)用進(jìn)行深入研究。越來越多的催化劑得到開發(fā)和研制,化學(xué)反應(yīng)過程中使用的催化原料不斷得到改善,分子篩除催化劑等優(yōu)良催化原料在化工生產(chǎn)過程中的應(yīng)用越來越廣泛。無毒無害催化原料的應(yīng)用可有效提高化學(xué)反應(yīng)效率,降低能源消耗量,同時也可減少環(huán)境污染。
二、綠色化學(xué)工程與工藝對化學(xué)工業(yè)節(jié)能產(chǎn)生的促進(jìn)作用
目前,在各工業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程中均已廣泛應(yīng)用到綠色化學(xué)工程與工藝。該工程中具有的應(yīng)用性能不僅可有效改善化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中存在的資源浪費和環(huán)境污染問題,同時還可有效促進(jìn)化工生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)不斷得到優(yōu)化。綠色化學(xué)工程與工藝在化工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在如下幾點。
(一)清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù)是一種具有較高價值的綠色技術(shù),該種技術(shù)主要是通過對化工原料進(jìn)行無害、無毒、無廢處理,實現(xiàn)原料利用率得到提高,進(jìn)而促進(jìn)化學(xué)工程的生產(chǎn)質(zhì)量得到提高。在清潔技術(shù)中,應(yīng)用最為普遍的技術(shù)分別為脫硝和脫硫兩種技術(shù)。應(yīng)用該兩種技術(shù)對存在較為嚴(yán)重的污染的化學(xué)廢物、生活垃圾等進(jìn)行綠色處理,經(jīng)過相關(guān)技術(shù)的處理后,生活垃圾可有效轉(zhuǎn)化為沼氣。應(yīng)用自然發(fā)電技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電技術(shù)。太陽能、風(fēng)能的開發(fā)和應(yīng)用是清潔生產(chǎn)技術(shù)飛速發(fā)展的重要標(biāo)志。在生物工程中合理應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù),可有效促進(jìn)細(xì)胞及基因工程的發(fā)展效果得到顯著提高。在輻射加工中應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù),可促進(jìn)催化劑的作用得到顯著提高。
(二)與生物技術(shù)相互結(jié)合的應(yīng)用在生物技術(shù)領(lǐng)域中,其技術(shù)范疇具體包含細(xì)胞、微生物、基因、酶等多種技術(shù)。其在各化工生產(chǎn)中的應(yīng)用主要包含有生物化工合化學(xué)仿生學(xué)兩個方面的內(nèi)容。在生物體內(nèi),生物酶作為催化劑存在,其具有顯著的專一性和高效性,在生物合成的每個過程中均無法脫離酶的作用。在綠色化學(xué)工程與工藝中對生物技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用,通過相關(guān)技術(shù)處理,可使再生資源轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的化學(xué)品。早期所應(yīng)用的有機(jī)化合物原料大部分是直接源自動物和植物,后來才逐漸發(fā)展為將煤炭、石油作為原材料使用。在綠色化學(xué)工程與工藝中,通常情況下均是應(yīng)用工業(yè)酶或存在于自然界中的酶作為催化劑。將酶與通常應(yīng)用的化學(xué)催化劑進(jìn)行比較,酶在應(yīng)用過程中的優(yōu)點主要表現(xiàn)為無污染、產(chǎn)物性質(zhì)好、反應(yīng)條件溫和等。例如通常情況下均是應(yīng)用丙烯腈進(jìn)行丙烯酰胺制備,當(dāng)使用酶作為催化劑后,能耗消耗量大大降低,反應(yīng)具有徹底性,并且在反應(yīng)過程中無任何副產(chǎn)物產(chǎn)生。
(三)生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品綠色化學(xué)工程與工藝的主要發(fā)展目的之一即為為社會生產(chǎn)處環(huán)境友好型產(chǎn)品,如清潔汽油、磷洗衣粉等無毒無害產(chǎn)品。通過綠色化學(xué)工程可以生產(chǎn)出與社會、自然環(huán)境發(fā)展相符合的友好型產(chǎn)品。綠色化學(xué)工程生產(chǎn)的出現(xiàn)在很大程度上起到了保護(hù)環(huán)境的作用。在社會生產(chǎn)、生活中,人們的購買的產(chǎn)品均為綠色產(chǎn)品,不僅有效保證了人們身體健康,同時也可促進(jìn)社會健康、和諧發(fā)展。因此,在化工生產(chǎn)過程中,如能夠促進(jìn)綠色化學(xué)工程與工藝對的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮,可有效降低生態(tài)環(huán)境的染污,促進(jìn)國家自然環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)得到可持續(xù)發(fā)展,對國家的長遠(yuǎn)發(fā)展及社會的進(jìn)步具有重要意義。
三、結(jié)束語
英文名稱:Contemporary Chemical Industry
主管單位:沈陽市醫(yī)藥和化工行業(yè)聯(lián)合會
主辦單位:中國石油撫順石化分公司;中石化撫順石油化工研究院;沈陽化學(xué)化工學(xué)會
出版周期:月刊
出版地址:遼寧省沈陽市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1671-0460
國內(nèi)刊號:21-1457/TQ
郵發(fā)代號:8-24
發(fā)行范圍:國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間:1972
期刊收錄:
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
核心期刊:
期刊榮譽(yù):
聯(lián)系方式
一、結(jié)合學(xué)校專業(yè)培養(yǎng)計劃,確保專業(yè)培養(yǎng)計劃的實施
專業(yè)培養(yǎng)計劃是高校為完成其所承擔(dān)的教育功能和社會任務(wù)而制定的有關(guān)專業(yè)教學(xué)活動的指導(dǎo)性文件。它規(guī)定了專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)途徑和具體實施方案,是高校進(jìn)行各項具體教學(xué)活動的基礎(chǔ)。
化工類專業(yè)作為高等教育的重要專業(yè)之一,其重要目標(biāo)是培養(yǎng)具有扎實化工基礎(chǔ)理論、基本實踐技能和工程素質(zhì)的應(yīng)用性人才,并要求培養(yǎng)的學(xué)生具備運用所學(xué)知識和技能進(jìn)行應(yīng)用研究、技術(shù)開發(fā)和科技管理的能力。在化工類本科專業(yè)培養(yǎng)計劃中,畢業(yè)論文一般是作為最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)安排在第四學(xué)年進(jìn)行,不讓學(xué)校在畢業(yè)論文完成時間上也有差異,一般在十幾周到二十幾周不等。同時越來越多的高校要求畢業(yè)論文須做到“一人一題”,并要求畢業(yè)論文選題必須遵循客觀性、創(chuàng)造性和科學(xué)性。這些因素客觀上就要求畢業(yè)論文選題必須結(jié)合學(xué)校的專業(yè)培養(yǎng)計劃和要求,以確保學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)能夠完成畢業(yè)論文各階段的工作任務(wù)和目標(biāo),并提交具有一定科學(xué)性的畢業(yè)論文。在畢業(yè)論文選題時,切忌選擇在規(guī)定的時間內(nèi)難以完成的課題,以避免由于論文選題上的不足給學(xué)生造成的不良影響。
二、結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生完成畢業(yè)論文的效率
學(xué)生在完成畢業(yè)論文時擁有的興趣會成為學(xué)生搜集資料的主要動閃,它會影響到學(xué)生對文獻(xiàn)資料的占有和理解及對所遇問題的思考,最終會影響到學(xué)生在完成畢業(yè)論文時是否能進(jìn)行更多的創(chuàng)造性思維和勞動。因此在論文選題時,教師不但要發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)學(xué)生完成論文的興趣,而且要正確引導(dǎo)和挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)興趣,只有這樣才能保證畢業(yè)論文的完成效率。
在2007年本科畢業(yè)論文選題時,我曾為一名學(xué)生選擇了利用天然高分子殼聚糖的化學(xué)改性制備高性能吸附樹脂的課題,但是通過與學(xué)生的交流發(fā)現(xiàn)他對利用植物油、多元醇和多元酸制備醇酸樹脂更感興趣。其后,我對課題及時進(jìn)行了調(diào)整,研究中學(xué)生也很快進(jìn)入了角色,并成功地完成了如何通過化學(xué)方法去除存在于醇酸樹脂中微量水的研究,得到的醇酸樹脂無論是粘附性能還是成膜性能都明顯改善。
三、結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)能力和基礎(chǔ),確保畢業(yè)論文的完成質(zhì)量
畢業(yè)論文是學(xué)生從學(xué)校到社會的過渡環(huán)節(jié),具有很強(qiáng)的實踐性和綜合性。通過畢業(yè)論文,可以使學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題的能力、科研精神和獨立工作意識切實得到鍛煉。但在畢業(yè)論文完成過程中,學(xué)生由于基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力和方法等方面的差異,使他們在課題的理解、資料的收集和整理及分析等方面的完成程度上也不同步。這就要求教師在畢業(yè)論文實施的具體過程中,尤其是畢業(yè)論文的選題上。必須要針對學(xué)生具體情況,做到因材施教,分層次教學(xué)。
根據(jù)作者對近幾年鹽城工學(xué)院化工專業(yè)學(xué)生畢業(yè)論文完成情況的分析。認(rèn)為學(xué)生可以大致分為三種類型:提高型、鞏固型和彌補(bǔ)型。提高型學(xué)生不但學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和能力較好,而且還學(xué)有余力,具有較強(qiáng)的運用基礎(chǔ)理論、基本知識和技能解決實際問題的能力;鞏固型學(xué)生在畢業(yè)論文以前的學(xué)習(xí)中通過自己的努力,基本掌握了化工專業(yè)所需化學(xué)化工基礎(chǔ)理論知識和實踐技能,具有一定的運用基礎(chǔ)理論、基本知識和技能解決實際問題的能力,但在面對創(chuàng)新性課題時還需教師更多地指導(dǎo)和幫助:彌補(bǔ)型的學(xué)生在畢業(yè)論文以前的學(xué)習(xí)中。對化工基礎(chǔ)理論知識和實踐技能的掌握還存在一定不足,對創(chuàng)新性專題文獻(xiàn)的分析和總結(jié)更是由于學(xué)習(xí)能力方面的原因而難以獨立完成。對于這三種類型的學(xué)生,在畢業(yè)論文的選題上應(yīng)有所差異:提高型學(xué)生可選擇一些具有較高創(chuàng)新性要求的課題:鞏固型學(xué)生可選擇一些具有一定創(chuàng)新性要求的課題;彌補(bǔ)型學(xué)生主要考慮選擇一些相對成熟并有驗證性特點的課題。這樣就可以使學(xué)生在力所能及的情況下,完成質(zhì)量達(dá)到要求的畢業(yè)論文。
四、結(jié)合教師科研項目,培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究的能力
學(xué)生介入教師科研課題是提高畢業(yè)論文創(chuàng)新性的有效措施。教師的科研課題是教師對某一領(lǐng)域經(jīng)過較長時間思考和研究之后形成的成果,一般具備較好的創(chuàng)新性。將畢業(yè)論文選題與教師科研課題結(jié)合起來,不但可使學(xué)生對教師所從事的研究工作有較好了解,而且也可通過學(xué)生參與教師部分科研項目的研究,使他們能更好地了解專業(yè)發(fā)展的新水平、新動向和新特點,從而在培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究的能力上獲得較高的起點。
在2007年鹽城工學(xué)院化工專業(yè)2003級畢業(yè)論文選題階段,作者將承擔(dān)的鹽城市社會發(fā)展項目《基于兩性殼聚糖的靶向藥物緩釋載體材料的研究與開發(fā)》的部分研究內(nèi)容進(jìn)行了分解,并以分解后的課題作為畢業(yè)論文備選課題。在論文選題初期,通過教師向有意參與這些課題研究的學(xué)生介紹課題的主要研究內(nèi)容、目的及課題的研究價值,使學(xué)生對這些課題產(chǎn)生了興趣。其后通過具體研究過程中教師與學(xué)生間的不斷交流,使學(xué)生對殼聚糖及其衍生物的特點有了更多了解,也使他們的創(chuàng)新能力、實踐精神和科研素質(zhì)得到了提高,保證了畢業(yè)論文的質(zhì)量。學(xué)生完成的《季銨化羧乙基殼聚糖的制備及其吸濕保濕性能研究》和《季銨化羧甲基殼聚糖的制備及其吸濕保濕性能研究》兩篇畢業(yè)論文被評為鹽城工學(xué)院優(yōu)秀畢業(yè)論文,并且《季銨化羧乙基殼聚糖的制備及其吸濕保濕性能研究》還獲得2007年江蘇省普通高等學(xué)校本專科優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(論文)二等獎。
五、結(jié)合社會需要和企業(yè)要求,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力
根據(jù)對學(xué)生畢業(yè)后所承擔(dān)的工作性質(zhì)和任務(wù)的統(tǒng)計和分析可知,化工類學(xué)生畢業(yè)后承擔(dān)的任務(wù)主要有技術(shù)革新、企業(yè)管理、產(chǎn)品研發(fā)、工藝改造、設(shè)備設(shè)計、環(huán)境治理、節(jié)能降耗、工程施工及產(chǎn)品營銷等,內(nèi)容相當(dāng)廣泛,而高校自身又承擔(dān)著傳遞知識、培育人才和服務(wù)社會的功能。這就要求畢業(yè)論文選題需要結(jié)合學(xué)生未來可能從事的工作和社會的需要及企業(yè)的要求,盡可能選擇一些與實際工業(yè)生產(chǎn)和工程實踐密切相關(guān)的課題。這些與社會需要和企業(yè)要求結(jié)合的課題往往具有實用背景,因而通過相關(guān)課題的研究可以直接強(qiáng)化學(xué)生的工程實踐能力,并通過學(xué)生在論文研究過程中激發(fā)出的興趣提高他們的創(chuàng)新能力。而論文完成過程中的每次進(jìn)步更可使學(xué)生獲得成就感。
在2006年,作者根據(jù)江蘇一家農(nóng)藥企業(yè)的實際生產(chǎn)狀況,擬定了一個從樂果生產(chǎn)廢水中回收硫磷酯和氯化銨的課題作為畢業(yè)論文備選課題。在論文選題初期,通過向?qū)W生介紹該企業(yè)現(xiàn)有樂果生產(chǎn)工藝特點及硫磷酯和氯化銨的應(yīng)用價值,使學(xué)生對所選課題產(chǎn)生了一定的興趣和認(rèn)識。其后通過論文研究過程中與學(xué)生的多次探討以及實驗方案的完善,順利解決了該企業(yè)樂果生產(chǎn)廢水的處理及資源化利用問題。學(xué)生通過對該課題的研究,不但在工程實踐和創(chuàng)新性思維方法上得到提高,而且完成的畢業(yè)論文內(nèi)容翔實、完整,具有較高質(zhì)量。
六、結(jié)合學(xué)科前沿,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
專家簡介:
程黨國,副教授,浙江大學(xué)求是青年學(xué)者,博士生導(dǎo)師。1979年11月生于陜西省,于2001年7月、2006年3月在天津大學(xué)化學(xué)工藝專業(yè)分別獲得學(xué)士、博士學(xué)位。2006年4月進(jìn)入浙江大學(xué)化工系聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所工作,2009年12月晉升副教授。2014年8月受國家留學(xué)基金委員會資助,前往美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校(UIUC)進(jìn)行為期一年的訪問交流,專業(yè)特長為催化及催化反應(yīng)工程。
先后主持國家自然科學(xué)基金項目3項、國家自然科學(xué)基金重大項目子課題1項,參與國家“863”計劃重點項目1項,在研項目主要集中在新型催化材料(分子篩)的設(shè)計與制備、催化反應(yīng)機(jī)理研究等方面。相關(guān)研究成果已在Small, Journal of Materials Chemistry A, Chemical Engineering Science, Applied Catalysis A, Industrial & Engineering Chemistry Research等國內(nèi)外核心期刊發(fā)表SCI收錄論文40余篇,獲國家授權(quán)發(fā)明專利6件。
藍(lán)天、綠地、碧水,清潔、安寧、宜人的環(huán)境,是全人類共同的渴望,也是人類可持續(xù)發(fā)展的基本要求?;瘜W(xué)為人類文明和社會進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn),并且還將繼續(xù)發(fā)揮其不可替代的作用。然而,許多傳統(tǒng)的化學(xué)化工過程目前還存在嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費。
近年來,以從源頭上消除污染和安全隱患、節(jié)省資源為核心的綠色化學(xué)引起國內(nèi)外專家的普遍關(guān)注。在解決經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境三者矛盾的過程中,綠色化學(xué)將發(fā)揮重要的作用。據(jù)統(tǒng)計,絕大多數(shù)化學(xué)品的生產(chǎn)過程都有催化劑的參與, 因此綠色催化反應(yīng)是綠色化學(xué)的重要內(nèi)容。
浙江大學(xué)求是青年學(xué)者、博士生導(dǎo)師程黨國就是一位專注于綠色催化領(lǐng)域的科研工作者。近年來他主要致力于催化及催化反應(yīng)工程等領(lǐng)域,針對分子篩催化過程開展了一系列的工作。他帶領(lǐng)的創(chuàng)新團(tuán)隊在科研上引導(dǎo)前沿,在產(chǎn)業(yè)化上立足國家重大需求,取得了一系列具有國際領(lǐng)先水平的重要研究成果,為我國科技創(chuàng)新體制建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。
基礎(chǔ)研究 創(chuàng)新為本
上世紀(jì)50年代中期,美國聯(lián)碳公司首先生產(chǎn)出X-型和Y-型分子篩,它們是具有均一孔徑的硅鋁酸鹽結(jié)晶體,其孔徑為分子尺寸數(shù)量級,可以篩分分子。
自分子篩出現(xiàn)后,1964年聯(lián)合石油公司與埃索標(biāo)準(zhǔn)油公司推出負(fù)載金屬的分子篩裂化催化劑。利用分子篩的擇形性,繼20世紀(jì)60年代在煉油工業(yè)中取得的成就,70年代以后在化學(xué)工業(yè)中開發(fā)了許多以分子篩為基礎(chǔ)的重要催化過程。
“分子篩,是具有規(guī)整孔道結(jié)構(gòu)且能將不同大小分子分離或選擇性反應(yīng)的固體吸附劑或催化劑,是一種結(jié)晶型的硅鋁酸鹽,有天然和合成兩種。其結(jié)構(gòu)因SiO2與Al2O3等比例的不同,有不同的型號。分子篩在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)及其他部門有廣泛的應(yīng)用,如氣體和液體的干燥、脫水、凈化、分離、回收及催化裂化等石油加工過程?!背厅h國形象地告訴記者,“分子篩催化劑,又稱沸石分子篩催化劑,指以分子篩為催化活性組分或主要活性組分之一的催化劑。它具有離子交換性能、規(guī)整的孔道、酸催化活性,并有良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性,可制成對許多反應(yīng)有高活性、高選擇性的催化劑。廣泛應(yīng)用在催化裂化、裂解、催化重整等石油化工反應(yīng)當(dāng)中?!?/p>
在研究中,程黨國發(fā)現(xiàn)分子篩催化過程的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過他的預(yù)期和想象,他和課題組成員付出了超過預(yù)料的努力。
“具體來講就是,在催化過程中,研究者一般希望將反應(yīng)的活性位分散于分子篩孔道中,這樣分子篩孔道尺寸會影響活性位大小,從而影響反應(yīng)活性;另一方面,分子篩孔道也會影響反應(yīng)物與產(chǎn)物在其內(nèi)的擴(kuò)散,即在分子篩孔道中存在反應(yīng)與傳遞的協(xié)同作用的現(xiàn)象,通過對此研究可以為催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供指導(dǎo)。我的工作主要針對兩個典型反應(yīng)體系開展工作?!背厅h國對研究的指向做了簡單的闡述。
“第一個反應(yīng)是甲烷等小分子轉(zhuǎn)化過程,在這個反應(yīng)中分子篩孔道主要影響活性位結(jié)構(gòu)及反應(yīng)機(jī)理。我們通過不同的制備方法,調(diào)控活性位的種類和空間分布,不但加深反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識,同時提出了催化劑孔道中存在活性位空間位阻的學(xué)術(shù)觀點,得到研究者的認(rèn)同。”程黨國對自己的科研充滿了激情?!斑x擇的第二個反應(yīng)體系是大分子催化裂解為小分子的過程,如輕油裂解。為了提高大分子反應(yīng)物在分子篩孔道的擴(kuò)散行為,提出了合成多級孔分子篩,即在分子篩微孔的基礎(chǔ)上引人介孔,從而實現(xiàn)的分子篩性能的提高。將多級孔分子篩體系應(yīng)用于催化裂解中,催化劑的活性和選擇性得到很大提高。在這個研究過程中,同時又發(fā)現(xiàn)了一種一步法制備整體型多級孔分子篩的新方法,這個方法區(qū)別于傳統(tǒng)的分子篩合成工藝,具有環(huán)保、高效等特點,已在材料類權(quán)威的國際學(xué)術(shù)期刊作為封面論文報道?!?/p>
為了追求科學(xué)真理,他認(rèn)真鉆研、奮發(fā)向上、甘當(dāng)幕后、樂于奉獻(xiàn),有著實事求是的科研作風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,從不追名逐利,從不弄虛作假,以一個平凡的科研工作者姿態(tài)投身分子篩催化的科學(xué)研究領(lǐng)域。
立足國需 領(lǐng)航發(fā)展
隨著石油資源的日漸衰竭,低碳烷烴作為石油的替代和補(bǔ)充用作化工原料已成為必然,以它們?yōu)樵现苯愚D(zhuǎn)化合成其他化工產(chǎn)品無論從技術(shù)還是商業(yè)方面都有巨大的吸引力,是當(dāng)前化工技術(shù)領(lǐng)域的一個研究熱點。
從2011年立項開始,三年的歷程,國家自然科學(xué)基金項目“分子篩孔道限域下低碳烷烴氧化反應(yīng)與傳遞協(xié)同作用機(jī)理研究”凝聚了程黨國及其科研團(tuán)隊無盡的心血和汗水。
項目以甲烷等低碳烷烴的直接氧化為研究對象,采用包括XAFS、原位反應(yīng)技術(shù)及分子模擬等各種表征和研究手段,對鐵磷酸鋁分子篩上低碳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)與傳遞協(xié)同作用機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的實驗和理論研究。通過認(rèn)識分子篩孔道結(jié)構(gòu)對活性位形態(tài)和產(chǎn)物脫附的影響機(jī)制、氧化反應(yīng)過程反應(yīng)中間產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律等,深入地探析了分子篩孔道微環(huán)境對甲烷催化氧化反應(yīng)過程的影響,闡明反應(yīng)與傳遞協(xié)同作用的機(jī)理,以此來進(jìn)一步指導(dǎo)分子篩的優(yōu)化設(shè)計。
項目的實施不但能為實現(xiàn)低碳烷烴直接轉(zhuǎn)化提供新的催化技術(shù)和理論方法,同時也為化工過程強(qiáng)化提供一種新的研究思路。
成果的背后是對清寂的堅守和對科學(xué)的執(zhí)著,這份執(zhí)著使他視科學(xué)研究為自己生命的一部分。對科研的熱忱是程黨國不斷奮勇向前的源源動力,對信念的堅持是程黨國堅守科研陣地的精神支柱。帶著這份激情與執(zhí)著,他在科研的路上走得更好更遠(yuǎn)。
2014年啟動的國家自然科學(xué)基金項目“面向連串反應(yīng)的核殼型催化劑的構(gòu)建及其作用機(jī)理研究”,以費托(F-T)合成反應(yīng)為例,針對其重質(zhì)烴收率高往往需要再次裂解的問題,在前期工作的基礎(chǔ)上,提出了制備新型核殼型F-T合成催化劑,利用殼層分子篩膜的擇形及酸催化的特點裂解重質(zhì)烴,以提高液體燃料的收率。
關(guān)鍵詞 基礎(chǔ)化學(xué)實驗;課程體系;人才培養(yǎng)
中圖分類號:G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
文章編號:1671-489X(2013)24-0113-02
化學(xué)基礎(chǔ)實驗是化學(xué)化工類專業(yè)的重要基礎(chǔ)實驗課,是培養(yǎng)造就高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要環(huán)節(jié),在專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中占有非常重要的地位。同時也是一門面向全校相關(guān)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的實踐類課程。
本課程由傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實驗、分析化學(xué)實驗、有機(jī)化學(xué)實驗和物理化學(xué)實驗整合而成,既是一門獨立的課程,又與相應(yīng)的理論課緊密聯(lián)系,具有自己獨立的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)思想、教學(xué)內(nèi)容和方法。該課程突破了四大基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)體系框架的限制,按化學(xué)學(xué)科的整體性在化學(xué)一級學(xué)科的層面上安排教學(xué)過程。通過本實驗課程的開展,不僅加強(qiáng)了學(xué)生的“三基”能力訓(xùn)練和培養(yǎng),而且增強(qiáng)了基本知識運用能力和基本研發(fā)能力的培養(yǎng);加深了對所學(xué)無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)課程及相關(guān)課程的理論知識的綜合理解與應(yīng)用;同時,為后續(xù)的專業(yè)實驗、綜合設(shè)計實驗、創(chuàng)新實踐課程以及畢業(yè)論文等教學(xué)環(huán)節(jié)奠定堅實的基礎(chǔ),真正發(fā)揮理論與實踐之間的重要橋梁作用。
1 課程內(nèi)容的改革
化學(xué)基礎(chǔ)實驗課程按照創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式,以“化學(xué)”一級學(xué)科為平臺,以能力、素質(zhì)培養(yǎng)為基礎(chǔ),構(gòu)建實驗項目的課程教學(xué)新體系,徹底改變了原有化學(xué)實驗的教學(xué)模式,建立了“一體化、三層次、四模塊”的新型實驗教學(xué)體系。
1.1 重組化學(xué)基礎(chǔ)實驗課程體系
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,促進(jìn)了各學(xué)科之間的相互滲透。一方面,學(xué)科之間的界限有時不再分得那么清楚,有些實驗項目的重復(fù)開設(shè),不僅造成了資源的浪費,也極大程度地影響了學(xué)生的積極性;另一方面,社會需要基礎(chǔ)厚、知識新、素質(zhì)高、能力強(qiáng)的創(chuàng)新型人才,從整體考慮,各學(xué)科適當(dāng)?shù)亟徊嫒诤?,有利于?chuàng)新性應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。在一級學(xué)科的指導(dǎo)思想下,進(jìn)行重新組合、優(yōu)化,確立了化學(xué)基礎(chǔ)實驗課程體系。實現(xiàn)了學(xué)大綱、統(tǒng)一實驗教材、學(xué)內(nèi)容、學(xué)管理、統(tǒng)一實驗資源的5個統(tǒng)一,形成有機(jī)的統(tǒng)一整體。按照基礎(chǔ)型實驗——綜合型實驗——研究創(chuàng)新型實驗“三個層次”開設(shè)實驗。整個基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程分成無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)“四模塊”。各個模塊之間既相互交叉,有機(jī)地結(jié)合成一體,又相互獨立,各自有著本身的教學(xué)目標(biāo)。
1.2 全方位的課程建設(shè)與改革
在繼承原4門實驗課程教改成果的基礎(chǔ)上,更新內(nèi)容、重組實驗體系,按基礎(chǔ)訓(xùn)練——綜合訓(xùn)練——創(chuàng)新訓(xùn)練三層次推進(jìn)實驗進(jìn)程;從基本實驗訓(xùn)練、綜合實驗訓(xùn)練、課外開放實驗和創(chuàng)新實驗訓(xùn)練三個層次,全面提高學(xué)生的實驗基本技能和素質(zhì)。在實踐的基礎(chǔ)上,編寫實驗講義和實驗教材;課堂上采用音、視頻教學(xué)素材,用討論的方式進(jìn)行教學(xué);從教學(xué)內(nèi)容、進(jìn)度安排上,抓住合成與表征這條主線循序漸進(jìn),由簡單到復(fù)雜逐步提高,使課程設(shè)置符合教育教學(xué)規(guī)律和學(xué)生成長成才規(guī)律,符合專業(yè)人才培養(yǎng)要求。
1.3 綠色化學(xué)的理念貫穿整個化學(xué)基礎(chǔ)實驗過程
化學(xué)對人類作出巨大的貢獻(xiàn),也對人類健康和生活環(huán)境帶來負(fù)面影響。因此,對于低年級的學(xué)生來說,在實驗過程中始終貫穿綠色化學(xué)的理念。
1)選擇教學(xué)內(nèi)容,盡量采用無毒的化學(xué)試劑,減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生與使用,減少對環(huán)境的污染。如鐵礦的分析采用無汞定鐵法,盡量少用洗液、鉛等有害物質(zhì)。
2)化學(xué)實驗微型化。實驗過程中,在不影響實驗結(jié)果和現(xiàn)象的情況下,所用試劑的量盡量減少。通過多次實踐,取得一定的成果,有些研究成果還在中學(xué)化學(xué)實驗中得到推廣。
3)處理或回收有害物質(zhì),如將有毒的汞、鉛變?yōu)闊o毒硫化物;致癌物重鉻酸鉀回收為無害的鐵磁性材料;回收電池中的二氧化錳為碳酸錳。
1.4 依托重點學(xué)科和重點實驗室開展教學(xué)
充分利用校級重點學(xué)科、山東省“十二五”高校重點實驗室、德州學(xué)院分析測試中心等平臺資源,發(fā)揮學(xué)科群體優(yōu)勢,高職稱、高學(xué)歷、高水平的教師直接參與實驗教學(xué),加強(qiáng)化學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)的師資隊伍建設(shè),較好地實現(xiàn)了科研促進(jìn)教學(xué)和學(xué)科間的相互滲透融合。
2 課程改革的效果
通過大量的教學(xué)研究與改革和改革成果的應(yīng)用和實踐,優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容,革新了教學(xué)方法和手段,建立了適合本校實際的化學(xué)基礎(chǔ)實驗課程體系。
2.1 構(gòu)建了實驗教學(xué)內(nèi)容新體系
在化學(xué)一級學(xué)科的平臺上,科學(xué)地設(shè)置實驗項目,按照力求先進(jìn)性、科學(xué)性、開放性和創(chuàng)新性相結(jié)合的原則,研究探索適合專業(yè)特點和實際情況的、較為完整的、有一定特色的基礎(chǔ)實驗課程體系,全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)、實驗技能、分析解決實際問題的能力和創(chuàng)新意識。
1)對原來四大基礎(chǔ)實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真篩選和重新歸類,優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容;
2)在基本操作訓(xùn)練、技術(shù)基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上,由有教學(xué)經(jīng)驗的教師重新編排實驗教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)大綱,學(xué)生自主選擇實驗內(nèi)容,在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實驗,獲取實驗數(shù)據(jù),學(xué)會處理實驗數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)論,充實綜合設(shè)計實驗項目;
3)注重將實驗教學(xué)與科研結(jié)合起來,及時將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)內(nèi)容;
4)每個實驗?zāi)K都提供一定數(shù)目的課內(nèi)選做和課外選做的實驗項目,對實驗興趣濃厚和學(xué)有余力的學(xué)生提供更多的實驗機(jī)會,鼓勵學(xué)生參與教師的科研課題,早期接受科學(xué)研究和開發(fā)應(yīng)用意識。
2.2 實現(xiàn)了科研促進(jìn)教學(xué)和學(xué)科間的相互滲透融合
依托重點學(xué)科和重點實驗室開展基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)。充分利用重點學(xué)科、重點實驗室、實驗中心、分析測試中心等平臺資源,發(fā)揮學(xué)科群體優(yōu)勢,高職稱、高學(xué)歷、高水平的教師直接參與實驗教學(xué),加強(qiáng)化學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)的師資隊伍建設(shè),較好地實現(xiàn)了科研促進(jìn)教學(xué)和學(xué)科間的相互滲透融合。
2.3 拓展了化學(xué)基礎(chǔ)實驗的外延
化學(xué)基礎(chǔ)實驗是一門對鍛煉學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力至關(guān)重要的實踐類課程。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí),能夠更深刻地理解所學(xué)過的理論知識,對啟迪學(xué)生思維、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和積極性以及提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力具有十分重要的作用。學(xué)生可以更快地適應(yīng)創(chuàng)新型實驗和畢業(yè)論文環(huán)節(jié),是其他二級化學(xué)實驗課程所無法替代的。由于本課程的培養(yǎng)基礎(chǔ),連續(xù)在2009、2010、2011三屆山東省實驗技能大賽中獲一、二、三等獎各3項;獲省級優(yōu)秀畢業(yè)論文2篇。
此外,化學(xué)基礎(chǔ)實驗課程教師團(tuán)隊發(fā)揮積極的帶動作用,注重學(xué)科前沿知識的介紹,在近幾年的大學(xué)生科技文化競賽,在全國大學(xué)生節(jié)能減排、大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”等社會實踐與科技競賽活動中,獲全國三等獎3項。
參考文獻(xiàn)
[1]歐陽玉祝,吳道宏,王迎春.基礎(chǔ)化學(xué)實驗精品課程的建設(shè)與實踐[J].實驗室研究與探索,2012(4):299-301.
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