一项关于从废弃物中合成和表征可持续碳材料的综合性实验室实验

《Journal of Chemical Education》：A Comprehensive Laboratory Experiment on the Synthesis and Characterization of Sustainable Carbon Materials from Wastes

本研究设计了一种适用于化学工程专业学生的分层教学实验，通过水热碳化制备生物质衍生碳材料，经碳化活化优化孔隙结构，运用多技术手段分析材料表面、纹理及电学特性，有效培养技术能力与团队协作等综合素养，学生反馈显示该方法显著提升实践学习效果和职业准备度，并促进可持续发展理念的实践。

　　

本文介绍了一个适合所有年级化学工程学生的实验教学项目。实验首先通过水热碳化过程，利用生物质前体制备富含碳的碳化物（hydrochars），随后对这些碳化物进行进一步碳化处理并活化，以提升其孔隙率和比表面积。通过多种技术手段对这些材料进行表征，分析其表面性质、结构特征、电学性能以及粒径、成分和热稳定性。该实验的主要目标是培养学生在碳材料合成与表征方面的技术能力，同时提升他们的自主性、团队协作能力、时间管理能力、工作规划能力和沟通技巧等个人素质。总体而言，所设定的教学目标已经实现。参与实验的学生对所完成的工作及其学习成果给予了高度评价；未参与的学生也表示希望未来能够有机会参与此类活动。调查结果显示，学生们非常支持这类动手实验，尤其是针对废弃物衍生多孔材料的表征研究。这种实践性教学方法有助于加深学生对相关知识的理解，提升他们的职业准备能力，并促进他们对可持续发展的关注。