中国科大本科化学实验教学研究发表重要进展

2024年10月21日 14:29:49 人气: 11680 来源: 中国科学技术大学

　　【仪表网研发快讯】近日，我校化学与材料科学学院化学实验教学中心教师在美国化学会旗下的Journal of Chemical Education(JCE)发表了题为“Efficient Detection of Low-Content Diamond Crystals in Sand via X?ray Powder Diffraction: A Guided-Inquiry Instrumental Analysis Laboratory Experiment”的重要教学研究成果。这是我校第二次在该期刊发表教育研究论文。JCE创刊于1924年，是全球化学教育领域的顶尖SCI期刊。

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　　粉末X射线衍射(XRPD)是一种重要的分析方法，广泛应用于粉末和固体样品的物相分析。然而，当样品晶粒较大且含量较低时，传统XRPD物相分析面临挑战，一些衍射图谱中的衍射峰可能强度异常或完全缺失，导致分析困难。在化学实验教学中心开设的仪器分析实验中，团队将XRPD分析引入自主设计探究性实验中，使学生能够分析复杂体系中低含量、大晶粒物相。这一任务对传统XRPD物相分析教学提出了挑战。在实验老师指导下，学生自主设计实验方案，探索用薄膜样品测试中常用的摇摆法评估低含量、大颗粒晶粒的存在。在这个探究性实验中，学生通过对黄沙中低含量、大颗粒金刚石(111)、(220)和(311)晶面的摇摆扫描进行物相鉴定。此外，学生还制备了标准混合样品，以确定在当前条件下金刚石晶粒的检测限。摇摆法能够快速识别大颗粒、低含量样品的物相，且实验仪器无需特殊附件，具有很高的安全、普适性。通过这个探究性实验，学生深入理解了XRPD的基本原理及粉末衍射仪的光路几何布置，解决教学难点问题。学生因有机会设计自己的实验项目并意识到其方案在现实中的潜在应用而受到激励，极大地激发了他们的积极性，并提高了他们的批判性思维和解决复杂问题的综合能力。

　　该文章的通讯作者及第一作者为张万群。本项目得到了省级教学质量工程(重点课题2022jyxm1827)及省新时代育人质量工程项目(研究生教育，2022jyjxggyj022)的支持。

关键词：粉末X射线衍射

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