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微课与问题引导相结合的教学模式在无机化学教学中的应用探究

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化学教育（中英文） 2022年第10期43卷 107-111页

作者：付会芬孙根班王崇臣北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 北京师范大学化学学院北京100875

微课与问题引导相结合的教学模式以问题驱动为导向,以微课为载体。以大学非化学类专业少学时无机化学为例,探究了微课与问题引导相结合的教学模式的优势、可行性及其在实际课堂教学中的实施策略与注意事项。结果表明,该模式通过引导性... 详细信息

微课与问题引导相结合的教学模式以问题驱动为导向,以微课为载体。以大学非化学类专业少学时无机化学为例,探究了微课与问题引导相结合的教学模式的优势、可行性及其在实际课堂教学中的实施策略与注意事项。结果表明,该模式通过引导性问题调动了学生学习积极性,借助微课的灵活性实现了学生对零碎时间的充分利用,锻炼了其分析问题和解决问题的能力,促进了学生灵活性思维和创造性思维的发展。

关键词：无机化学少学时微课问题引导教学模式

原位光化学还原法制备Ag⁃UiO⁃66⁃NH2复合物以增强其光催化性能

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无机化学学报 2020年第11期36卷 2100-2112页

作者：周云彩王崇臣王鹏付会芬赵晨北京建筑大学建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室北京100044 北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044

采用原位光化学还原沉积法,通过大功率氙灯照射AgNO3和UiO-66-NH2混合溶液制备了系列Ag-UiO-66-NH2复合材料(X min-Ag-UiO-66-NH2,X为照射时间)。以粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高... 详细信息

采用原位光化学还原沉积法,通过大功率氙灯照射AgNO3和UiO-66-NH2混合溶液制备了系列Ag-UiO-66-NH2复合材料(X min-Ag-UiO-66-NH2,X为照射时间)。以粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高倍透射电镜(HRTEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对X-Ag-UiO-66-NH2的形貌和结构进行了表征。在低功率LED可见光下照射下,对X-Ag-UiO-66-NH2光催化还原六价铬(Cr(Ⅵ)的性能进行了探究。其中,30min-Ag-UiO-66-NH2在低功率LED照射40 min对应的Cr(Ⅵ)初始浓度为10 mg·L-1)的还原效率为94%,照射60 min可将Cr(Ⅵ)彻底还原。同时,还研究了不同pH值(pH=2,3,4,6,8)、小分子有机酸(草酸、柠檬酸和酒石酸)和外来离子(湖水、自来水和模拟海水)对30 min-Ag-UiO-66-NH2光催化还原Cr(Ⅵ)的影响。30 min-Ag-UiO-66-NH2经过5次光催化还原Cr(Ⅵ)循环实验后仍能在照射80 min内实现100%Cr(Ⅵ)还原,表明其具有良好的可重复利用性和稳定性。通过光致发光技术(PL)、电化学测试、电子自旋共振(ESR)和活性物质捕获实验,对光催化还原Cr(Ⅵ)的机理进行了研究和验证。总之,原位光化学还原沉积形成的Ag纳米颗粒有助于改善Ag-UiO-66-NH2复合材料界面上的电荷转移,从而促进光催化效率的提升。

关键词：复合物机理六价铬光催化原位

UiO-66-NH2/Ag2CO3复合物简易制备及其在可见光驱动下的高效光催化性能（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2019年第12期40卷 1912-1923页

作者：周云彩徐雪艳王鹏付会芬赵晨王崇臣北京建筑大学建筑结构与环境修复功能材料北京重点实验室

近年来,金属-有机骨架(MOFs)作为一种多相光催化剂被越来越多地应用于光催化分解水制氢、还原CO2、还原Cr(VI)和降解环境有机污染物.尽管MOFs在光催化领域表现优异,但是仍然面临一些问题,例如多数MOFs材料仅在紫外线激发下才能表现出光... 详细信息

近年来,金属-有机骨架(MOFs)作为一种多相光催化剂被越来越多地应用于光催化分解水制氢、还原CO2、还原Cr(VI)和降解环境有机污染物.尽管MOFs在光催化领域表现优异,但是仍然面临一些问题,例如多数MOFs材料仅在紫外线激发下才能表现出光催化活性,多数MOFs材料导电性不高、水稳定性欠佳及光生电子和空穴容易复合等.为此,与一些窄带隙半导体光催化剂构建复合物是增强MOFs光催化性能的一个有效策略.本文采用简单的原位离子交换沉积法,以UiO-66-NH2和AgNO3为前驱体在室温下快速制备了一系列具直接Z型异质结的UiO-66-NH2/Ag2CO3复合物(记为UAC-X,其中X=20、50、100、150和200,代表UiO-66-NH2在复合物中的含量).采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、粉末X射线衍射(PXRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高倍透射电镜(HRTEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对UAC-X复合物的形貌和结构进行了表征.研究了UAC-X在可见光照射下光催化还原六价铬(Cr(VI))和UAC-100降解有机染料的性能.探究了不同pH(pH=2、3、4、6和8)、不同小分子有机酸(柠檬酸、酒石酸和草酸)及共存离子(自来水和地表水中的离子)对光催化还原Cr(VI)的影响.结果表明,PXRD谱图显示UAC-X的衍射峰位置分别与UiO-66-NH2和Ag2CO3峰位置完全吻合.SEM、TEM和HRTEM图片证明在UAC-X复合物中Ag2CO3附着在UiO-66-NH2表面.光照50 min后,UAC-X复合物还原Cr(VI)的效率(UAC-20和UAC-50分别为68%和86%,UAC-100、UAC-150和UAC-200为100%)均高于UiO-66-NH2(19%)和Ag2CO3(8.0%).UAC-X复合物中UiO-66-NH2含量增加(比如UAC-20、UAC-50和UAC-100)导致其光催化Cr(VI)活性增强,其原因在于比表面积增大,且表面增强的正电荷对Cr2O7 2–吸附能力增强,最终提升了其光催化效率.不同pH值下的光催化实验结果表明:酸性条件下光催化效率远优于碱性条件,这是因为在酸性条件下充足的H+和表面正电性有利于Cr(VI)还原为Cr(III);在碱性条件下,UAC-100表面呈负电性与CrO4 2–发生排斥,且形成的Cr(OH)3沉淀会遮盖催化剂表面活性位点,导致光催化效率下降.反应溶液中的共存离子也会影响光催化效率:自来水中的无机离子可在一定程度上抑制UAC-100对Cr(VI)的光催化效率;湖水中存在的少量有机物可消耗空穴而减弱共存无机离子对Cr(VI)还原效率的负面影响.向无共存离子存在的模拟废水体系中加入酒石酸、柠檬酸和草酸等小分子有机酸时,UAC-100作为光催化剂还原Cr(VI)的速率和效率显著提高,这是因为小分子有机物可有效捕捉空穴,加强光生电子和空穴的分离.光致发光分析、电化学分析、电子自旋共振(ESR)和活性物质捕获实验显示,UAC-100中Ag2CO3导带(CB)上的光生电子转移至UiO-66-NH2最高已占轨道(HOMO),表明在UAC-100复合物中形成了直接Z型异质结,提高了光生电子和空穴的分离效率,最终加强了光催化还原Cr(VI)的活性.同时,UAC-100经过4次光催化循环实验后其还原Cr(VI)效率仍然可达99%,且PXRD谱图未见明显变化,表明UAC-100具有稳定性和重复利用性.综上,UiO-66-NH2/Ag2CO3是一种具有应用前景的高效复合型光催化剂.

关键词：金属-有机骨架碳酸银六价铬光催化反应机理

MIL-125(Ti)衍生介孔圆盘状N-TiO2高效光催化降解气态苯

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Chinese Journal of Catalysis 2020年第8期41卷 1186-1197页

作者：赵晨王志华陈肸楚弘宇付会芬王崇臣北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室北京100029 北京建筑大学建筑结构与环境修复功能材料北京重点实验室北京100044

挥发性有机污染物(VOCs)对人或动物的危害较大,具有致癌、致畸和致突变性.气固相光催化法已经成为一种具有广阔应用前景的VOCs治理技术.传统半导体光催化剂TiO2带隙较宽(Eg=3.2 eV),太阳光利用效率低.特别是对光催化降解VOCs而言,反应... 详细信息

挥发性有机污染物(VOCs)对人或动物的危害较大,具有致癌、致畸和致突变性.气固相光催化法已经成为一种具有广阔应用前景的VOCs治理技术.传统半导体光催化剂TiO2带隙较宽(Eg=3.2 eV),太阳光利用效率低.特别是对光催化降解VOCs而言,反应过程中产生的含碳类中间产物易在TiO2表面积累,致使其失活.因此,如何拓宽TiO2的光谱响应范围,提高光量子效率及其在VOCs氧化过程中的循环利用性一直是研究重点.由于O和N具有类似的化学结构和电子特征,对TiO2进行N掺杂(N-TiO2)是实现TiO2可见光催化的有效途径.TiO2前驱体和氮源的种类对N-TiO2的带隙、N掺杂位点、N掺杂量、形貌和孔径影响较大.金属-有机骨架(MOFs)具有结构多样且可调、多孔性、比表面积大等优点,是制备特定形貌和结构的光催化材料的理想自牺牲模板.同时,有机配体易于在高温煅烧过程中从MOFs骨架中释放,其衍生物往往会继承MOFs的多孔性特征,有利于光催化反应中间体的传输与释放.本文采用MIL-125(Ti)作为前驱体,三聚氰胺作为氮源,通过在空气氛围下高温煅烧(温度分别为500,600和700℃)的方法制备了一系列具有可见光光催化活性的圆盘状介孔锐钛矿-金红石混合晶型的N-TiO2(分别标记为MM-500,MM-600和MM-700).采用粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和BET比表面积分析等对MM-500,MM-600和MM-700的形貌、组成及结构进行厂表征.选取气态苯作为目标VOCs污染物探究了MM-500的光催化性能.结果表明,随着煅烧温度的提高,N掺杂含量减少,所制备的光催化剂可见光吸收减弱,锐钛矿相所占比例降低,N-TiO2晶粒尺寸增大,样品比表面积随之减少.由于MM-500优异的可见光吸收能力和传质能力,其对气态苯表现出优异的光催化降解性能.可见光照射480 min后,MM-500对气态苯的去除效率高达99.1%,矿化率达到72.0%,均优于商业化二氧化钛(P-25).循环实验表明MM-500具有较好的稳定性和重复利用性,10次光催化实验后,其对苯的去除效率仍达到84.8%.同时,电子顺磁共振(ESR)证明超氧自由基(·O2-)与羟基自由基(·OH)是苯光催化氧化过程中的主要活性氧物种.综上,本文以MIL-125(Ti)为前驱体所制备的N-TiO2能高效光催化去除气态苯污染物.

关键词：金属-有机骨架 N-二氧化钛可见光光催化氧化气态苯

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ZIF-67高效吸附去除水中的洛克沙胂

环境化学 2020年第6期39卷 1451-1463页

作者：庞达王崇臣王鹏付会芬赵晨北京建筑大学建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室北京100044

作为一类很有应用前景的金属有机骨架材料(MOFs),沸石咪唑酯骨架(ZIFs)由于具有比表面积大、孔隙可调、易于实现内外位点功能化等优点,广泛受到人们的关注.作为ZIFs材料的一种,具有上述特点的沸石咪唑酯骨架-67(ZIF-67)由Co2+离子和2-... 详细信息

作为一类很有应用前景的金属有机骨架材料(MOFs),沸石咪唑酯骨架(ZIFs)由于具有比表面积大、孔隙可调、易于实现内外位点功能化等优点,广泛受到人们的关注.作为ZIFs材料的一种,具有上述特点的沸石咪唑酯骨架-67(ZIF-67)由Co2+离子和2-甲基咪唑通过配位及自组装形成.ZIF-67拥有高度稳定的结构,在吸附、分子分离、传感、催化等领域有着广泛的应用.本研究利用一种环境友好型的方法合成了ZIF-67,并用来吸附去除水中的洛克沙胂.探究了吸附过程中的吸附动力学、吸附热力学行为和吸附机理.实验结果表明,ZIF-67对水中的洛克沙胂具有优良的吸附性能,在pH=6时最大吸附量可以达到172.45 mg·g-1,吸附动力学与热力学行为分别符合准二级动力学和Langmuir吸附等温模型.ZIF-67对洛克沙胂的吸附机理可能是静电吸附和离子交换作用.通过固定床小柱实验表明ZIF-67具有很好的实际应用性能.

关键词： ZIF-67 洛克沙胂绿色合成吸附

给排水仪器分析实验专用周课程创新教学体系探索

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高教学刊 2021年第S1期7卷 71-74页

作者：赵晨王崇臣王鹏付会芬北京建筑大学环境与能源工程学院北京102616

给排水仪器分析实验专用周是高校给排水专业开设的专业基础课程。文章介绍了北京建筑大学环境与能源工程学院给排水仪器分析实验专用周课程开设的基本情况,简要分析了教学内容、教学方法、技术手段、仪器设备、课程评价等方面存在的问... 详细信息

给排水仪器分析实验专用周是高校给排水专业开设的专业基础课程。文章介绍了北京建筑大学环境与能源工程学院给排水仪器分析实验专用周课程开设的基本情况,简要分析了教学内容、教学方法、技术手段、仪器设备、课程评价等方面存在的问题。在此基础上提出了几点课程创新改革的建议,包括开设研究性实验、结合专业软件分析内容、引入“互联网+”技术手段、强化实验室开放、制定合理的考核方式、融入思政教育等,以期进一步提高教学质量,辐射并推动相关课程的建设。

关键词：给排水科学与工程专业仪器分析教学改革

MOFs材料及其复合物光催化降解有机污染物及还原Cr（Ⅵ）性能研究（英文）

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MOFs材料及其复合物光催化降解有机污染物及还原Cr（Ⅵ）性能研究...

MOFs材料及其复合物光催化降解有机污染物及还原Cr(Ⅵ)（英文）

2018第二届全国光催化材料创新与应用学术研讨会

作者：王崇臣王鹏赵晨付会芬北京建筑大学建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室

＜正＞Based on the richness of metal-containing nodes and organic bridging linkers,as well as the controllability of synthesis,it is easy to construct MOFs with tailorable capacity to absorb light,and thereby initiating desirable photocatalytic properties.Recent researches indeed demonstrated porous MOF materials to be a new class of photocatalyst,not only be usable in photocatalytic

关键词：

来源： cnki会议评论

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MOFs材料及其复合物光催化降解有机污染物及还原Cr(Ⅵ)（英文）

金负载中空八面体Cu2O纳米粒子的制备及其催化性能研究

第十一届全国环境催化与环境材料学术会议

作者：王崇臣王鹏赵晨付会芬北京建筑大学建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室

Based on the richness of metal-containing nodes and organic bridging linkers,as well as the controllability of synthesis,it is easy to construct MOFs with tailorable capacity to absorb light,and thereby initiating desirable photocatalytic properties.Recent researches indeed demonstrated porous MOF materials to be a new class of photocatalyst,not only be usable in photocatalytic degradation of organic pollutants under UV/visible/UV-visible irradiation,but also

关键词：金属-有机骨架光催化有机污染物六价铬机理

来源： cnki会议评论

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金负载中空八面体Cu2O纳米粒子的制备及其催化性能研究