《纳米材料与技术实验》课程教学大纲

《纳米材料与技术实验》课程教学大纲

一、课程基本信息

1. 课程编码：U04M21202

2. 课程名称（中文）：纳米材料与技术实验/Nanomaterials and Technology Experiments

3. 学时/学分：8/0.5

4. 实验项目数：2

5. 先修课程：无

6. 开课单位：材料学院

7. 开课学期：春

8. 课程类别：专业方向课程

9. 课程简介（中/英文）：

本课程为纳米科学与技术理论课程的配套选修实验课程，主要任务是向材料学、材料加工、应用化学、物理化学专业的本科生讲授纳米材料合成、制备及其表征的基本知识，重点对纳米管阵列TiO₂的阳极氧化制备和表征、纳米功能材料（ZnO、石墨烯、Mxene等）材料的制备及应用进行学习及实验操作。通过本课程的学习，使学生了解纳米材料制备及检测方面的基本方法和主要技术，为以后从事相关领域的研究与工作提供理论及实践方面的指导。

This course of Nanoscience and Technology Experiment is a supporting elective experimental course of Nanoscience and Technology course. The main task is to introduce the undergraduates of Materials Science, Material Processing, Applied Chemistry, Physical Chemistry the fundamental knowledge of nanomaterial synthesis, preparation and characterization. We will focus on the projects of preparation and characterization of anodic oxidation of tube array TiO2, preparation and application of nano-functional materials (ZnO, graphene, Mxene, etc.) in the experimental stage. Through the study of this course, students can understand the basic methods and main technologies of nanomaterial preparation and detection. Furthermore, it could provide theoretical and practical guidance for students for the future research and work in related fields.

二、教学目标

通过本课程的学习，扩宽学生的知识面，要求学生达到以下目标：

课程目标1：了解纳米材料制备、表征和应用方面的基本知识与原理；

课程目标2：了解和掌握其制备方法的基本原理，并能够综合利用其分析相关纳米化现象；

课程目标3：通过实验实践训练，能够深刻理解纳米科学的基本原理；

课程目标4：掌握微纳功能材料的表征手段等，并能够在实验环节中开展创新性和应用性的思考和实践。

课程目标5：能够针对不同微纳材料特性，选择与使用恰当的表征技术和数据分析技术工具，设计好实验方案。

课程目标6：根据实验内容，制定好具体的实验方案，锻炼其方案执行能力。

课程目标7：根据表征结构，了解材料表征和制备的工作原理；

课程目标8：明确微纳尺度材料合成及应用过程中的局限性。

三、教学内容及教学要求

1、纳米管阵列TiO₂的阳极氧化法制备 (4学时)（支撑课程目标1-8）

1.1 阳极氧化法制备纳米管阵列TiO₂的实验流程及注意事项 (2学时)

1.2 合成纳米管阵列TiO₂ (2学时)

要求：掌握纳米科学的定义、分类和特点，了解纳米材料制造当前的发展及应用，熟悉纳米管阵列TiO₂的阳极氧化法制备。

2、功能化微纳材料的合成及表征 (4学时)（支撑课程目标1-8）

2.1 液相法合成功能化微纳材料的基本原理和流程（2学时）

2.2 开展纳米ZnO、石墨烯、Mxene等制备及表征（2学时）

要求：掌握功能化微纳材料的定义、分类和特点，了解其改性及应用特性。

四、 思政育人

1.教学目标：教育引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，树立共产主义理想，认清时代责任和历史使命，并能将所学知识转化为内外德行，充分发挥课堂育人主渠道的功能。

2.教学内容：通过纳米科学科学与技术实验介绍，引导学生了解纳米材料的特性，以及学校在纳米材料方面取得的研究成果，进一步培养学生的爱国情怀和民族自豪感。通过设立课堂讨论、实验设计等内容，培养学生的创新意识。

3.教学方法：采用线下教学，通过创设问题和研讨式教学，引导学生了解纳米材料科学与技术实验，在传授课程知识的基础上引导学生将所学到的知识和技能转化为内在德性和素养。

五、实验项目内容及学时分配

注:实验类型分为验证、综合、设计、创新。实验要求分为必修、选修。

六、实验安全事项

1．实验时应先了解仪器设备的型号规格、操作规程及注意事项，在未了解清楚前切勿任意动用。

2．实验过程中，应听从指导，细心操作，仔细观察，认真思考，严格记录。

3．实验时应注意技术安全，并保持室内安静，不得高声喧哗。

4．爱护国家财产，节约水电，与本次实验无关的一切仪器设备严禁擅自乱动。

5．仪器设备如有故障及损坏，应立即报告指导教师，切勿擅自拆修或隐瞒不报。

6．注意室内整洁，仪器设备完毕后应恢复原状，并清扫实验现场。

七、主要教材及教学参考书（包括实验指导书）

八、实验报告要求

1．实验报告要求整洁，数据要表格化，曲线图应画得规整，测试图片需要标注好图号和注释信息，报告内容力求简明扼要，文字一律用钢笔或签字笔书写。

2．按时上交实验报告，不得无故拖延。实验报告发回后要妥加保存，不得丢失。

九、使用的主要仪器设备说明

十、主要消耗材料

1. 药品：HF试剂、蒸馏水、无水乙醇、丙酮等。

2. 耗材：石墨电极、高纯铂片（厚度为0.25mm）、样品袋、洗瓶（纯水+乙醇）、烧杯（若干）、250mL量筒、镊子（塑料）、剪刀、一次性手套、胶带等。

十一、考核方式及成绩评定