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化学学子在第四届全国大学生化学实验创新设计大赛“微瑞杯”华北赛区竞赛获佳绩
发布时间: 2023-07-10
 

7月8日-10日,第四届全国大学生化学实验创新设计大赛“微瑞杯”华北赛区竞赛在山东师范大学举行。

经过前期作品初评等环节的激烈角逐,我院两个作品入围现场答辩环节,经两轮答辩评审,最终李欣雨、孙文清、陈鸿涛三位学生的作品《醇的直接转化在本科综合实验教学中的设计与探索—磷钨酸绿色催化实现碳氧键的构建》(指导教师:韩峰、苗成霞、赵伟烨)以及赵鑫、吕晓青、周昊三位学生的作品《可见光还原生成FeNi合金负载石墨烯原位催化氨基硼烷产氢在本科实验教学中的探索和应用》(指导教师:王传军、赵伟烨)均获华北赛区二等奖。

全国大学生化学实验创新设计大赛是由中国化学会和教育部高等学校国家级实验教学示范中心联合会主办的全国性大学生学科竞赛。举办竞赛的目的在于夯实大学生的化学基础知识、基本理论和基本技能,强化大学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,培养大学生的创新意识、创新精神和创新能力,建立一个大学生化学实验实践创新能力的展示与交流平台,推动我国高等学校化学实验实践教学改革。

自2019年以来已举办三届,并于今年成功入选教育部高等教育学会全国普通高校大学生竞赛排行榜,成为化学类唯一的全国A类竞赛。

本次复赛共有来自华北赛区60余所院校的126支队伍参赛,竞赛内容包括新创实验、改进实验(包括教学实验仪器创制或改进)、科普实验三类。竞赛成绩由作品成绩和答辩成绩两部分组成,各占50%。

作品介绍

作品《醇的直接转化在本科综合实验教学中的设计与探索—磷钨酸绿色催化实现碳氧键的构建》:

发展绿色化学对保护环境和促进社会可持续发展至关重要。醇类化合物具有经济、绿色和低毒等特点,实现醇的直接转化是绿色化学十大重点研究领域之一。其中,醇与肟之间的肟醚化反应是构建C-O键的重要方法,所生成的肟醚类化合物在医药、农业等领域极具应用价值。但以往的体系普遍存在成本高、安全性差等问题,为解决这一问题,本实验从提高学生专业素养的角度出发,结合科学前沿与绿色化学理念,以固体酸(磷钨酸)为绿色催化剂,碳酸二甲酯为绿色溶剂,在室温下实现三苯甲醇与二苯甲酮肟的亲核取代反应,实验所用试剂和方法均符合绿色化学“5R”原则。

此外,学生可自主对实验进行不同设计,有助于培养学生的创新思维。本实验立足于有机化学中重要的亲核取代反应和碳正离子历程,既能充分锻炼学生过滤、旋蒸、柱层析等实验操作,又能使其掌握核磁、紫外等现代仪器分析表征手段,提高学生分析、解决问题的能力,符合本科综合化学实验培养要求。

参赛心得

3月初,接到竞赛通知后,我们一致认为在苗成霞老师和韩峰老师实验室做的项目非常适合参加这个竞赛,两位老师也支持我们报名参赛。

之后我们开始组队,发挥各自所长,一起讨论实验方案,查阅大量相关文献并利用空课时间去本部做实验,哪怕每天很晚回到宿舍后仍马不停蹄的处理实验数据,不断完善我们的作品。

在准备比赛的期间,指导老师经常转发比赛相关的培训通知给我们,我们都会按时观看记录下笔记,了解比赛的着眼点,一起讨论如何撰写实验报告。在写报告期间,由于白天课程比较紧,还要兼顾考研复习,经常一起写报告熬夜到凌晨两三点,第二天起床就开始打开电脑继续完善作品。从初版到最终版,前前后后总计修改了十几次,参考的文献等资料得有好几十个文件

为了体现出我们的创新性、特色性,我仔细地研究以往获奖的作品,总结以往获国奖的并且与我们相似类型(属于有机化学大类)的作品,形成思维导图,从中也学到了许多,对自身作品的优势也更加清晰,在写报告的时候思路也越来越明朗。

因为大二伊始加入了绿色催化与合成实验室(韩峰老师和苗成霞老师课题组),在老师和师兄师姐们的指导下开始科研训练,学习了很多专业知识和实验操作技能,也为我们准备比赛打下了坚实的基础。尽管如此,在做实验的过程中也遇到过很多困难,多亏了实验室的每一位师兄师姐,只要我们去请教,他们就热情的提供帮助,给予我们指导。

备赛期间,赵伟烨老师把握比赛评分标准,在视频、PPT制作及讲解方面给予我们许多指导,使我们对全国化学实验创新设计大赛有了更深入的认识,使我们更加明确如何更好的打磨我们作品。

备赛期间,我们不仅巩固了基础知识,也熟练掌握许多实验操作和表征方法。成绩的取得离不开正韩峰、苗成霞、赵伟烨等学院老师们的鼓励、指导以及1114实验室所有师哥师姐的帮助。非常感谢学院能给我们这次学习和展示的机会。

作品介绍

作品《可见光还原生成FeNi合金负载石墨烯原位催化氨基硼烷产氢在本科实验教学中的探索和应用》:

针对化学类专业化学理论教学建议内容的培养目标,本实验将光催化引入本科实验教学中。描述了荧光素(Fl)作有机光敏剂,三乙醇胺(TEOA)作电子牺牲剂,石墨烯(G)作支撑材料的水溶液体系中,采用可见光照射的方法在常温常压下还原铁盐和镍盐生成了FeNi合金纳米粒子负载于石墨烯作催化剂原位催化氨基硼烷(AB)产氢。对比了无光照-LED光照-负载石墨烯LED光照三种体系的产氢实验,在通风橱内安全性高,现象明显。

该实验融合了多个二级学科内容,学生在学习光催化体系操作的同时,还能增强对材料制备-结构-性能三者关系的思考,并进一步熟悉气相色谱检测、扫描电镜表征等高阶技能和仪器的使用。同时,光催化产氢反应这一主题与清洁能源和绿色化学新发展理念相契合,有利于加深学生对绿色化学的理解。

参赛心得

首先,科研素养方面得到了培养。通过文献查阅、实验框架的搭建、创新点的突出、ppt的制作、修改打磨等一连串的科研经历,我们更加了解了整体实验的写作思路、脉络,不断积累科研经验,提升自己的文字写作功底,并且在王老师的帮助指导下进行了细节的打磨与实验整体把握,理论联系实际,整个过程大幅提升了我们的科研思维与素养。

其次是研究方法、软件技能方面的提升。通过本次化学实验创新设计大赛,我了解了科研论文的撰写格式及思路,更加熟悉了物理化学理论、研究方法在实验中的应用,并且掌握origin、chemdraw、ps等软件使用。

最后是专业兴趣的培养,通过化学实验创新设计大赛经历,让我们对材料化学专业更加感兴趣,激发了在本专业深造学习的动力。

学院历来重视学生基本理论、基本知识、基本技能教育,积极开展“本科生进实验室”活动,逐步构建“全程导师制下的本科生创新创业育人体系”。下一步,学院将继续依托学科特色,坚持“以赛促教、以赛促学”,不断推进学生创新意识和创新能力培养,推动学院人才培养模式和实践教学改革再谱新篇。

主要完成单位

山东农业大学

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