《多孔材料》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱多孔材料PorousMaterials課程編碼MAT520821020開課院部材料科學(xué)與工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)多孔材料學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)新能源材料與器件授課語(yǔ)言中文先修課程大學(xué)化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)課程簡(jiǎn)介（限選）本課程是面向新能源材料與器件專業(yè)本科生開設(shè)的一門基礎(chǔ)理論課，簡(jiǎn)明反映多孔材料的基本結(jié)構(gòu)、合成方法、表征手段以及潛在應(yīng)用。本課程屬于專業(yè)選修課程，理論課時(shí)32學(xué)時(shí)，課程分為基礎(chǔ)部分和拓展部分，其中基礎(chǔ)部分以傳統(tǒng)金屬材料和無機(jī)材料到金屬有機(jī)骨架材料（MOFs）和共價(jià)有機(jī)骨架材料（COFs）的發(fā)展歷程為主線，重點(diǎn)講解多孔金屬材料、炭材料、沸石、MOFs以及COFs的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)合成、表征方法以及相關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)。拓展部分主要講解當(dāng)前多孔材料的研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握多孔材料的基本理論和前沿?zé)狳c(diǎn)，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程、新材料、新技術(shù)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程奠定必要的基礎(chǔ)。Thecourseofporousmaterialsisforstudentsmajoringinnewenergymaterialsanddevices.Thiscoursemainlydemonstratesthebasicstructures,synthesisapproaches,characterizationmethodsandtheirpotentialapplications.Thisisaprofessionalelectivecourse,andthetotallearninghoursis32.Thiscourseincludesbasicpartandextendedpart.Themainlineofbasicpartisthedevelopmenthistoryfromthetraditionalporousmetalsandinorganicmaterialstometal-organicframeworksandcovalentorganicframeworks.Thispartwillmainlyincludethebasicstructures,synthesis,characterizationandrelatedphysicalorchemicalpropertiesofporousmaterials,includingporousmetals,carbonmaterials,zeolites,metal-organicframeworksandcovalentorganicframeworks.Theextendedpartconcernstheresearchhotpotsandtendenciesofporousmaterials.Wewishthestudentsgraspthemaintheoriesandresearchhotpotsofporousmaterialsthroughlearningthiscourse.Thiscanalsolayafoundationforthestudyofcoursesaboutnewmaterials,newtechniquesandrelatedexperiments.負(fù)責(zé)人，大綱執(zhí)筆人，審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握多孔材料的基本概念及特點(diǎn)，能夠區(qū)分材料內(nèi)部存在的各種孔結(jié)構(gòu)。是1.21.22M2目標(biāo)2：掌握多孔材料的發(fā)展歷程，了解各種多孔材料的制備方法。是3.13.13M3目標(biāo)3：掌握多孔材料的基本表征手段，能夠通過氣體吸附曲線的類型判定材料的孔結(jié)構(gòu)。是5.25.24M4目標(biāo)4：掌握幾種代表性的多孔材料并了解其應(yīng)用領(lǐng)域，了解當(dāng)前多孔材料的研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。是10.210.2三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第一章第一章多孔材料的簡(jiǎn)介簡(jiǎn)要介紹多孔材料的基本概、分類方法及潛在應(yīng)用////21.11.1多孔材料的定義與分類通過材料的孔徑尺進(jìn)行分類，如微孔、介孔、大孔等；根據(jù)材料種類進(jìn)行分類，如金屬材料，無機(jī)材料，聚合物材料等。M11講授1自學(xué)資料31.21.2多孔材料主要合成方法以及孔結(jié)構(gòu)表征手段主要介紹多孔材料的主要合成方法，如模板法、水熱、溶劑熱等方法。材料孔結(jié)構(gòu)的表征方法，如氮?dú)馕角€、壓汞法等。M1,M32講授2自學(xué)資料41.31.3多孔材料主要應(yīng)用在能源存儲(chǔ)、非均相催化、氣體吸附分離等方面的應(yīng)用簡(jiǎn)介M11講授1自學(xué)資料5第二章第二章多孔金屬材料...////62.12.1多孔金屬材料的特點(diǎn)金屬材料中存在的孔結(jié)構(gòu)以及多孔金屬材料如泡沫鎳等與傳統(tǒng)金屬材料相比的優(yōu)勢(shì)M22講授2自學(xué)資料72.22.2多孔金屬材料的合成方法目前常見的多孔金屬材料的制備方法、如粉末冶金等。M21講授1自學(xué)資料82.32.3多孔金屬材料的應(yīng)用在結(jié)構(gòu)材料輕質(zhì)化以及能源存儲(chǔ)等方面的應(yīng)用M21講授1自學(xué)資料9第三章第三章多孔碳材料，沸石分子篩...////103.13.1多孔炭材料多孔炭材料的結(jié)構(gòu)、制備方法以及當(dāng)前的應(yīng)用M21講授1自學(xué)資料113.23.2分子篩的骨架結(jié)構(gòu)分子篩的晶體結(jié)構(gòu)、連接方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。M2,M32講授2自學(xué)資料123.33.3分子篩的主要合成方法常見的分子篩合成方法，如固相法、溶劑熱、溶膠凝膠法等M22講授2自學(xué)資料133.43.4分子篩的表征方法分子篩的晶體結(jié)構(gòu)以及孔結(jié)構(gòu)的表征方法，如X射線衍射、透射電鏡、氮?dú)馕角€等。M2,M32講授2自學(xué)資料143.53.5分子篩的主要應(yīng)用目前分子篩在化工催化、篩分等方面的應(yīng)用。M41講授1自學(xué)資料15第四章第四章金屬有機(jī)骨架材料（MOFs）////164.14.1MOFs的發(fā)展歷程從傳統(tǒng)沸石分子篩到MOFs的發(fā)展過程M22講授2自學(xué)資料174.24.2MOFs的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路MOFs的可設(shè)計(jì)性以及如何通過合理選擇構(gòu)筑單元合成豐富的MOFs結(jié)構(gòu)M2,M42講授2自學(xué)資料184.34.3MOFs的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)MOFs的高比表面積、結(jié)晶度高、易修飾的特性。M22講授2自學(xué)資料194.44.4MOFs的潛在應(yīng)用在氣體存儲(chǔ)、分離、非均相催化、傳感等方面的潛在應(yīng)用。M42講授2自學(xué)資料20第五章第五章共價(jià)有機(jī)骨架材料（COFs）////215.15.1COFs的發(fā)展歷程從MOFs到COFs的演變過程，COFs與MOFs的區(qū)別M22講授2自學(xué)資料225.25.2COFs的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路如何選擇合適的單體以及基于何種有機(jī)反應(yīng)構(gòu)筑COFsM21講授1自學(xué)資料235.35.3COFs的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能應(yīng)用COFs的高比表面積。導(dǎo)電性等特點(diǎn)以及其在光催化、鋰電池以及超級(jí)電容器等方面的應(yīng)用M21講授1自學(xué)資料24第六章第六章多孔材料的前沿?zé)狳c(diǎn)////256.16.1多孔材料的前沿?zé)狳c(diǎn)代表性的多孔材料如ZSM-5,MOF-5,HKUST-1等在能源存儲(chǔ)、催化等方面的研究M44講授、討論4自學(xué)資料四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每章布置2-5道題目，平均每次課1道題以上。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)多孔材料的基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力。20%2大作業(yè)以多孔材料在新能源材料與器件方面的應(yīng)用為主題，寫一篇2000字左右的論文。20%3考勤隨機(jī)點(diǎn)名5%4課堂表現(xiàn)隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%5期末考試1.成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)多孔材料基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題、填空題和簡(jiǎn)單題等。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)30%A-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)多孔材料的基本概念、分類、表征方法等知識(shí)點(diǎn)理解無誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。C-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在一定量錯(cuò)誤。D-不按時(shí)提交作業(yè)，或?qū)ι鲜鲋R(shí)點(diǎn)理解存在大量錯(cuò)誤。2M1考勤10%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上。3M1課堂表現(xiàn)10%A-積極。B-不積極4M1期末考試50%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）5M2平時(shí)作業(yè)30%A-按時(shí)提交作業(yè)，多孔材料的發(fā)展過程以及制備方法等基本知識(shí)點(diǎn)理解無誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，孔材料的發(fā)展過程以及制備方法等基本知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。6M2考勤10%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上。7M2課堂表現(xiàn)10%A-積極。B-不積極8M2期末考試50%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）9M3平時(shí)作業(yè)30%A-按時(shí)提交作業(yè)，多孔材料的基本表征方法以及氮?dú)馕角€類型等等基本知識(shí)點(diǎn)理解無誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，多孔材料的基本表征方法以及氮?dú)馕角€類型等基本知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。10M3考勤10%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上。11M3課堂表現(xiàn)10%A-積極。B-不積極12M3期末考試50%13M4考勤10%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上。14M4課堂表現(xiàn)10%A-積極。B-不積極15M4大作業(yè)40%A-按時(shí)提交作業(yè)，論文內(nèi)容新穎，無語(yǔ)言文字錯(cuò)誤，格式正確，能夠準(zhǔn)確把握多孔材料在新能源領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)，報(bào)告內(nèi)容豐富。B-按時(shí)提交作業(yè)，科技報(bào)告內(nèi)容較為新穎，基本無語(yǔ)言文字錯(cuò)誤，格式正確，能夠較為準(zhǔn)確把握多孔材料在新能源領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)，報(bào)告內(nèi)容較為豐富。C-按時(shí)提交作業(yè)，科技報(bào)告內(nèi)容較為陳舊，基本無語(yǔ)言文字錯(cuò)誤，格式基本正確，能夠基本把握多孔材料在新能源領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)，報(bào)告內(nèi)容單一。C-按時(shí)提交作業(yè)，科技報(bào)告內(nèi)容陳舊，存在大量語(yǔ)言文字錯(cuò)誤，格式基本正確，把握多孔材料前沿領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容不準(zhǔn)確，報(bào)告內(nèi)容單一。D-未按時(shí)提交作業(yè)，科技報(bào)告內(nèi)容陳舊，存在大量語(yǔ)言文字錯(cuò)誤，格式基本正確，把握多孔材料前沿領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容非常不準(zhǔn)確，報(bào)告內(nèi)容非常單一。16M4期末考試40%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[M,N]=[80-100,0-79]六、教材與參考資料