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新工科背景下应用化学专业产教深度融合育人模式的探索与实践

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大学化学 2024年第3期39卷 138-142页

作者：鲁立强帅琴田熙科周成冈程国娥韩波聂玉伦郑洪涛欧阳磊中国地质大学(武汉)材料与化学学院武汉430074 教育部分析化学课程虚拟教研室武汉430074

新工科建设是服务国家战略发展新需求的重要举措,是工程教育改革创新的新起点。中国地质大学(武汉)应用化学专业依托地质、资源与环境学科优势,通过“金专”铺路、“金课”引领、铸“金实践”等措施,开展了产教深度融合育人模式的探索... 详细信息

新工科建设是服务国家战略发展新需求的重要举措,是工程教育改革创新的新起点。中国地质大学(武汉)应用化学专业依托地质、资源与环境学科优势,通过“金专”铺路、“金课”引领、铸“金实践”等措施,开展了产教深度融合育人模式的探索与实践,满足新工科背景下理工复合型应用化学专业人才培养要求。

关键词：新工科应用化学专业产教融合育人模式

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磷酸铁锂正极材料改性研究进展

储能科学与技术 2022年第2期11卷 467-486页

作者：冯晓晗孙杰何健豪魏义华周成冈孙睿敏中国地质大学材料与化学学院湖北武汉430070 湖北融通高科先进材料有限公司湖北大冶435100

锂离子二次电池(LIBs)是当今新能源领域的主流储能器件。磷酸铁锂(LiFePO4)凭借高能量密度、低成本、稳定的充放电平台、环境友好、安全性高等优势,成为应用最为广泛的锂离子电池正极材料之一。如何提高其输出功率以及低温下的能量密度... 详细信息

锂离子二次电池(LIBs)是当今新能源领域的主流储能器件。磷酸铁锂(LiFePO4)凭借高能量密度、低成本、稳定的充放电平台、环境友好、安全性高等优势,成为应用最为广泛的锂离子电池正极材料之一。如何提高其输出功率以及低温下的能量密度和使用寿命,是磷酸铁锂正极材料面临的主要挑战。本文通过对近期相关文献的探讨,归纳总结了近年来针对磷酸铁锂正极材料的主流改性策略。详细分析了元素掺杂提高材料电化学性能的内在机理,梳理了不同包覆剂对磷酸铁锂的保护机制,这两种手段可有效提高磷酸铁锂正极材料的电子电导率和离子扩散速率,实现材料更高的能量密度、更长的循环寿命和更高的倍率性能。此外也总结了磷酸铁锂常见补锂添加剂的特性及其对正极首圈库仑效率和放电比容量的改善行为。综合分析表明,多种元素共掺杂,先进碳材料包覆和高容量补锂材料的添加有望成为提升磷酸铁锂电化学性能的重要策略。最后,对磷酸铁锂正极未来在商业化生产改良和开发柔性电极等方向的发展前景和面临的挑战进行了展望。

关键词：锂离子电池磷酸铁锂元素掺杂表面包覆补锂材料

掺杂Ni、Mn和Cu对磷酸铁锂电化学性能的影响

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硅酸盐学报 2011年第8期39卷 1275-1280页

作者：王圣平董康周权周成冈吴金平中国地质大学(武汉)材料科学与化学工程学院武汉430074 中国地质大学(武汉)可持续能源实验室武汉430074

采用水热法合成了分别用Ni、Mn和Cu取代LiFePO4晶格中部分Fe位的掺杂LiMxFe1–xPO4(M=Ni、Mn、Cu;x=0.075、0.100、0.125、0.150、0.175)。对样品的物相结构和电化学性能进行了表征及测试,结果表明:制备的LiMxFe1–xPO4均为LiFePO4的基本结构,空间群为Pnma;掺杂增强了LiMxFe1–xPO4的导电能力、降低了Li+迁移阻抗,并显著提高了其电化学性能;LiMxFe1–xPO4中M的最佳掺杂量是x=0.125,其中LiNi0.125Fe0.875PO4的电化学性能最佳,具有较低的Li+嵌入/脱出反应阻抗(682.4?)、较高的比容量(首次达到127.8 mA?h.g–1)和较好的循环寿命(50次衰减率为13.2%)。

关键词：磷酸铁锂离子掺杂电化学性能

工科大学化学课程的混合式互动教学的实施与探索

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当代化工研究 2022年第5期 114-116页

作者：沈翔谢静周成冈中国地质大学(武汉)材料与化学学院湖北430074

混合式教学是将学生自主在线学习与教师课堂讲授相结合的一种教学模式。教学实践以地质工程和环境工程大学一年级的学生为教学的中心和主体,引导学生开展线上自主学习,根据学生对重难点掌握的情况,有针对性地组织线下课堂教学,对学生的... 详细信息

混合式教学是将学生自主在线学习与教师课堂讲授相结合的一种教学模式。教学实践以地质工程和环境工程大学一年级的学生为教学的中心和主体,引导学生开展线上自主学习,根据学生对重难点掌握的情况,有针对性地组织线下课堂教学,对学生的课后作业存在的问题进行答疑。在开展完全线上教学和线上期末考试的情况下,调整优化平时成绩和期末考试的权重,提高线上考勤、章节课后作业和单元测试等形式考核内容的比重。在“线上+线下”的混合式教学过程中,22%的学生提升了学习活跃度,说明结合慕课的混合式教学有助于提升学生的学习效率和教学质量。

关键词：混合式教学慕课(MOOC) 工科大学化学

Si_(1-x)Ge_x合金半导体中C_iC_s和C_iO_i缺陷随Ge含量的变化

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物理学报 2008年第2期57卷 1109-1116页

作者：杨福华谭劲周成冈罗红波中国地质大学材料科学与化学工程学院武汉430074

采用从头计算(abinitio)的方法对Si和Si1-xGex合金半导体材料中CiCs缺陷的性质进行探讨,同时也对比调查了CiOi缺陷在Si和Si1-xGex合金中的性质.在不同Ge含量的Si1-xGex合金中CiCs和CiOi缺陷的结构都具有较好的稳定性;从能量学角度,Ge原... 详细信息

采用从头计算(abinitio)的方法对Si和Si1-xGex合金半导体材料中CiCs缺陷的性质进行探讨,同时也对比调查了CiOi缺陷在Si和Si1-xGex合金中的性质.在不同Ge含量的Si1-xGex合金中CiCs和CiOi缺陷的结构都具有较好的稳定性;从能量学角度,Ge原子不能与C或O原子直接成键.CiCs缺陷的A型和B型结构在Si1-xGex合金中表现出的行为基本类似,但是A型结构随着Ge含量的增加形成能逐渐减小,结构越来越稳定,而B型结构的形成能先有所下降后逐渐增加;A型和B型结构的能量差值随着Ge含量的增加先在小范围内变化后迅速下降.CiOi缺陷形成能的变化特征较为复杂.纯Si体系在1000K及以上温度的等温退火过程中,CiCs缺陷的A型结构会向B型结构转变;Si1-xGex合金在进行等温退火时CiCs缺陷的A型结构的变化特征与退火温度、Ge含量和Ge取代的位置等因素有关.

关键词： Si1-xGex合金从头计算法 CiCs缺陷 CiOi缺陷

Fe_3O_4(111)面上的水煤气变换反应机理

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化学学报 2011年第4期69卷 393-398页

作者：陈磊倪刚韩波周成冈吴金平中国地质大学(武汉)可持续能源实验室武汉430074

水煤气变换是一重要的制备氢气的反应,采用密度泛函理论(DFT),对水煤气变换反应在Fe3O4(111)面上的催化反应作了深入研究.结果表明:氧化还原机理的活化能明显高于结合机理的活化能,中间步骤应以结合机理进行;氢原子结合生成氢气为整个... 详细信息

水煤气变换是一重要的制备氢气的反应,采用密度泛函理论(DFT),对水煤气变换反应在Fe3O4(111)面上的催化反应作了深入研究.结果表明:氧化还原机理的活化能明显高于结合机理的活化能,中间步骤应以结合机理进行;氢原子结合生成氢气为整个反应的速控步骤,理论计算其活化能与水煤气变换实验数据一致,高达1.29 eV,还对迄今有关水煤气变换机理研究中的各种实验现象作了合理的解释,并对Fe3O4(111)催化剂的改性设计作了讨论.

关键词：水煤气变换四氧化三铁密度泛函理论机理

Cu在TaN(111)表面团聚行为的分子动力学模拟

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地球科学（中国地质大学学报） 2009年第4期34卷 635-640页

作者：陈蓓韩波周成冈吴金平中国地质大学理论化学与计算材料科学研究所湖北武汉430074

原子层沉积(ALD)是下一代超大规模集成电路的首选工艺,但是Cu籽晶层在阻挡层上的团聚限制了ALD工艺在半导体工业中的应用.目前对Cu在阻挡层TaN表面的团聚机理和行为还缺乏足够的理论认识,为此利用第一性原理密度泛函理论(DFT)对不同覆... 详细信息

原子层沉积(ALD)是下一代超大规模集成电路的首选工艺,但是Cu籽晶层在阻挡层上的团聚限制了ALD工艺在半导体工业中的应用.目前对Cu在阻挡层TaN表面的团聚机理和行为还缺乏足够的理论认识,为此利用第一性原理密度泛函理论(DFT)对不同覆盖度下Cu原子在TaN(111)表面的吸附能和电荷转移进行了研究,结果显示,Cu在TaN(111)表面的吸附强度随着Cu覆盖度的增加而减弱.利用从头算分子动力学模拟了500K温度下Cu单分子层在TaN(111)表面的吸附动力学行为,结果表明,在这一典型的ALD温度下,Cu层在TaN(111)表面发生团聚,与实验中的观察结果相符.

关键词：团聚 TaN DFT 分子动力学半导体材料

Pt原子在γ-Al_2O_3(001)表面的吸附及迁移

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物理化学学报 2011年第8期27卷 1816-1822页

作者：姚淑娟邵鑫崔守鑫赵建伟周成冈聊城大学材料科学与工程学院山东聊城252059 聊城大学物理科学与信息工程学院山东聊城252059 中国地质大学可持续能源实验室武汉430074

采用密度泛函理论(DFT)中广义梯度近似(GGA)方法,对Pt原子与γ-Al2O3(001)面的相互作用及迁移性能进行了研究.分析了各种可能吸附位及吸附构型的松弛和变形现象,吸附能和迁移能垒的计算结果表明:Pt团簇能够稳定吸附在该表面.Pt原子在表... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)中广义梯度近似(GGA)方法,对Pt原子与γ-Al2O3(001)面的相互作用及迁移性能进行了研究.分析了各种可能吸附位及吸附构型的松弛和变形现象,吸附能和迁移能垒的计算结果表明:Pt团簇能够稳定吸附在该表面.Pt原子在表面O位的吸附能明显较高,这主要是由Pt向基底O原子转移了电子所致.电荷布居分析表明,Pt原子显电正性,Pt和Al原子之间存在排斥作用,导致与Al原子产生较弱相互作用.计算的平均吸附能大小依赖于Pt团簇的大小和形状,总体趋势是随着Pt原子数增多,吸附能降低.Pt原子在γ-Al2O3(001)表面迁移过程所需克服的迁移能垒最高值为0.51eV.随着吸附的Pt原子数增多,更倾向于形成Pt团簇.因此,Pt原子在γ-Al2O3(001)表面的吸附演变不可能形成光滑、均匀平铺的吸附构型,而在一定条件下容易出现团聚.

关键词：密度泛函理论 γ-Al2O3(001)表面 Pt原子吸附能迁移

SiGe合金半导体中自间隙缺陷和两种碳相关缺陷的计算研究

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稀有金属 2009年第3期33卷 343-347页

作者：杨福华谭劲周成冈凌芝中国地质大学材料科学与化学工程学院湖北武汉430074

采用从头计算(abinitio)的方法对比研究了Si1-xGex合金半导体材料中W缺陷、CiCs缺陷和CiOi缺陷的性质。在Si1-xGex合金中,Ge原子不能与缺陷核心的C原子和O原子直接成键,但可能与W缺陷核心的间隙Si原子相连。在含CiOi缺陷的晶胞中,Ge原... 详细信息

采用从头计算(abinitio)的方法对比研究了Si1-xGex合金半导体材料中W缺陷、CiCs缺陷和CiOi缺陷的性质。在Si1-xGex合金中,Ge原子不能与缺陷核心的C原子和O原子直接成键,但可能与W缺陷核心的间隙Si原子相连。在含CiOi缺陷的晶胞中,Ge原子倾向于取代沿[110]伸长方向的Si原子。随着合金中Ge含量的升高,W缺陷的形成能不断增加,结构稳定性逐渐降低。与W缺陷不同的是,CiCs缺陷和CiOi缺陷在不同Ge含量的Si1-xGex合金中形成能变化较小,变化幅度在0.15eV以内,理论研究结果与前人的实验结果相吻合。

关键词： Si1-xGex合金从头计算法 W缺陷碳相关缺陷