多孔石墨烯的制备及气体分离性能综合实验设计

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1、多孔石墨烯的制备及气体分离性能综合实验设计孙海翔张晓云葛保胜王兆杰中国石油大学（华东）材料物理与化学系摘要：将科研成果转化为实验教学N容，设计研宂了多孔石墨烯的制备及气体分离性能评价的综合实验，以促进学生对专业知识有更加系统地了解。实践表明，在对新型碳材料理论了解的基础上，增加石墨烯的结构调变设计及性能评价实验，既能激发学牛.对于专业知识的研究兴趣，在文献调研、实验设计和动手操作过程中又培养了学生的自主学习能力和创新意识，深化了学生对材料的结构与表征认识，从而更好地理解材料的结构与性能之间的关系。关键词：多孔石

2、墨烯;综合实验;气体分离;材料结构;作者简介：孙海翔（1976一），女，山东威海，工学博士，副教授，从事功能高分子材料的教学与研究.E-mail:sunhaixiang@叩c.edu.cn收稿曰期:2017-03-26基金：W家自然科学基金项目（21406268）DesignoncomprehensiveexperimentofporousgraphenepreparationandgasseparationperformanceSunHaixiangZhangXiaoyunGeBaoshengWangDepa

3、rtmentofMa/terialPhysicsandChemistry,ChinaUniversityofPetroleum;Abstract：Inordertoconvertthescientificresearchachievementsintotheexperimentalteachingcontents,acomprehensiveexperimentoftheporousgraphenepreparationandthegasseparationperformanceevaluationisdesi

4、gnedsoastopromotethestudents’moresystematicunderstandingoftheprofessionalknowledge.Thepracticeshowsthatbasedontheunderstandingofthenewcarbonmaterialtheory,andbyincreasingthedesignofgraphenestructuralmodificationanditsperformanceevaluation,itcannotonlystimula

5、testudents’interestinlearningprofessionalknowledge，butalsotrainthestudentsautonomous1earningabilityandinnovativeawarenessintheliteratureresearch,theexperimentaldesignandthehands-onoperationalprocess,whichdeepensthestudents’understandingofthestructuresandchar

6、acterizationofmaterialsandhelpsthemtoknowbetterabouttherelationshipbetweenthestructuresandpropertiesofmaterials.Keyword：porousgraphene;comprehensiveexperiment;gasseparation;materialstructure;Received：2017-03-26材料化学是一门具有很强实践应用性的学科Ill。实验教学内容的有效构建，将新材料的设计、制备及应用

7、有机地结合，有利于加深学生对理论与实践相结合的理解，培养学生的创新意识和创新能力m。石墨烯作为一种新型的二维平面结构材料，具有较高的电导率、优异的导热性、极快的载流子传输速度及很高的机械强度，在场效应晶体管、纳米结构及功能复合材料、锂离子电池、超级电容器、气体分离和催化领域奋极高的应用价值mi，尤其是在气体分离领域，其原子层的厚度决定丫其具有优异的气体渗透通量和分离选择性［6-8］。石墨烯材料的结构与性能已成为重要的理论课内容，辅以相应的实验不仅有助于理解课堂内容，而且能促进学生追随学科前沿发展。为此，设计了“

8、多孔石墨烯的制备及气体分离性能”的综合研究型实验，内容乜含石墨烯多孔材料的制备、结构表征与苏对气体分离性能评价等，可作为一个完整的综合实验项目，有利于激发学生对专业学习动力和研究兴趣，是一项值得推广的研宄型创新实验。1实验内容与目的由于石墨烯芳香环的电子密度足以排斥小的原子和分子通过芳香环，完美的石墨烯片层甚至不能通过気气。因此，往往需要在石墨烯片层上制备出适当孔径大小的孔洞来传输原子