电子天平、研钵、刚玉埚、高温电阻炉（1300°℃C），X射线粉主要器材未衍射仪，荧光光谱仪、实验目的和要求：1.了解长余辉发光材料的发光机理。2.熟悉高温固相反应的原理和特征。3.掌握高温电阻炉的结构和使用方法。二、实验原理及内容：狭义的固相反应是指固体与固体之间的反应。常温下，不同于气体和液体，固体中的原子不能离开其平衡位置而长距离迁徙，因此，固相反应一般难以进行。但是，当固体物质被高温加热后，原子的运动能力被提高因而促进了它们的移动，使不同固体物质中的原子相遇而发生化学反应。因此，固相反应一般包括界面反应和物质迁移两个过程。具体来说，固相反应首先在不同固体物质的接触界面进行，生成新的物相：新物相在界面生成以后会阻碍原料相的接触，从而阻碍反应的进行，这时原料物相的构成原子必须在外界作用（即高温加热）下扩散迁移，突破新物相的阻碍，彼此接触而继续发生反应而生成新物相。由此可见，固相反应发生的快慢与反应温度、接触界面面积以及反应物本身的组成和结构等因素密切相关。发光材料的经典制备方法是高温固相法。本实验利用高温固相法来制备稀土离子激活的长余辉发光材料SrA2lO4:Eu2+Dy3+。反应中，加入H3BO3作助溶剂以促进反应的进行。同时，加入活性碳使之不完全燃烧，生成的CO作还原剂使Eu3+还原生成Eu2+，相应反应原理如下：SrCO,+Al,,+Eu,0,+Dy,0R8,SrAl.0:0.01Eu*.0.02Dy三、实验步骤：1.称量研磨：在电子天平上分别称取Eu2O3（0.0176g）、Dy203（0.0373g），Al2O3（1.0196g）、SrCO3（1.4762g）和H,BO3（0.1275g），把原料放入研钵中，研磨1h。2.移取：把混合均匀的原料转移到一个小的刚玉中，在另一大埚中放入一些活性碳粉，至少掩盖大埚底部，把装有原料的小埚置入大中，盖上盖，一起放进电阻炉中。3.缎烧：电阻炉以5度/分钟（℃C/min）的速度升温至1250℃，恒温150分钟，断电后然后随炉冷却至室温。4.产物观察与粉碎：拿出产物，观察形貌和颜色，粉碎研磨，在日光灯下或太阳下照射10分钟，然后在暗处观察。5.测试产物的X射线粉末衍射谱，进行物相检索分析。6．测试产物的发射谱和激发谱。四、作业及考核点：1.高温固相法制备长余辉材料的基本过程有哪些，规范的操作中应该注意哪些事项？2.查找文献，了解实验中添加H3BO3的作用有哪些？3Eu2+和Dy3+在产物晶体中占据原本由Sr2+占据的格点位置，你能有克罗格-文克符号表示相应的缺陷吗？4.高温电阻炉主要由哪些部分组成，使用过程中需要注意哪些事项？实践项目6实验（实训）项目名称本体聚合制备有机玻璃4实践场地室内（√）；室外学时C)创新必做（选择类型）：选做实验类型()磨口圆底烧瓶（100mL），冷凝管，恒温磁力搅拌器，磁子，量筒（50主要器材mL），电子天平，铁架台，模具（自制）一、实验目的和要求：1.了解本体聚合的基本原理和特点。2.：利用本体聚合法制备有机玻璃。二、实验原理及内容：烯类单体在引发剂的作用下使其双键（元键）打开，形成单体自由基，从而引发聚合反应形成长链聚合物。在没有其它介质参与的情况下，单体本身在引发剂的作用下进行的聚合则为本体聚合反应。区别于有水或有机溶剂参与的
主要器材 电子天平、研钵、刚玉坩埚、高温电阻炉（1300 oC），X射线粉 末衍射仪，荧光光谱仪 一、实验目的和要求： 1．了解长余辉发光材料的发光机理。 2．熟悉高温固相反应的原理和特征。 3．掌握高温电阻炉的结构和使用方法。 二、实验原理及内容： 狭义的固相反应是指固体与固体之间的反应。常温下，不同于气体和液体，固体中的原子不能离开其平衡位置而 长距离迁徙，因此，固相反应一般难以进行。但是，当固体物质被高温加热后，原子的运动能力被提高因而促进了它 们的移动，使不同固体物质中的原子相遇而发生化学反应。因此，固相反应一般包括界面反应和物质迁移两个过程。 具体来说，固相反应首先在不同固体物质的接触界面进行，生成新的物相；新物相在界面生成以后会阻碍原料相的接 触，从而阻碍反应的进行，这时原料物相的构成原子必须在外界作用（即高温加热）下扩散迁移，突破新物相的阻 碍，彼此接触而继续发生反应而生成新物相。由此可见，固相反应发生的快慢与反应温度、接触界面面积以及反应物 本身的组成和结构等因素密切相关。 发光材料的经典制备方法是高温固相法。本实验利用高温固相法来制备稀土离子激活的长余辉发光材料 SrA2 lO4 :Eu2+ ,Dy3+。反应中，加入H3BO3作助溶剂以促进反应的进行。同时，加入活性碳使之不完全燃烧，生成的 CO作还原剂使Eu3+还原生成Eu2+，相应反应原理如下： 三、实验步骤： 1．称量研磨：在电子天平上分别称取Eu2O3（0.0176 g）、Dy2O3（0.0373 g），Al2O3（1.0196 g）、SrCO3 （1.4762 g）和H3BO3（0.1275 g），把原料放入研钵中，研磨1 h。 2．移取：把混合均匀的原料转移到一个小的刚玉坩埚中，在另一大坩埚中放入一些活性碳粉，至少掩盖大坩埚 底部，把装有原料的小坩埚置入大坩埚中，盖上坩埚盖，一起放进电阻炉中。 3．煅烧：电阻炉以5 度/分钟（oC/min）的速度升温至1250 oC，恒温150分钟，断电后然后随炉冷却至室温。 4．产物观察与粉碎：拿出产物，观察形貌和颜色，粉碎研磨，在日光灯下或太阳下照射10分钟，然后在暗处观 察。 5．测试产物的X射线粉末衍射谱，进行物相检索分析。 6．测试产物的发射谱和激发谱。 四、作业及考核点： 1．高温固相法制备长余辉材料的基本过程有哪些，规范的操作中应该注意哪些事项？ 2．查找文献，了解实验中添加H3BO3的作用有哪些？ 3．Eu2+和Dy3+在产物晶体中占据原本由Sr2+占据的格点位置，你能有克罗格-文克符号表示相应的缺陷吗？ 4．高温电阻炉主要由哪些部分组成，使用过程中需要注意哪些事项？ 实践项目6 实验（实训）项目名称 本体聚合制备有机玻璃 学时 4 实践场地 室 内 （ √ ） ； 室 外 （ ） 实验类型 创新 选择类型 必 做 （ √ ） ； 选 做 （ ） 主要器材 磨口圆底烧瓶（100 mL），冷凝管，恒温磁力搅拌器，磁子，量筒（50 mL），电子天平，铁架台，模具（自制） 一、实验目的和要求： 1．了解本体聚合的基本原理和特点。 2．利用本体聚合法制备有机玻璃。 二、实验原理及内容： 烯类单体在引发剂的作用下使其双键（p键）打开，形成单体自由基，从而引发聚合反应形成长链聚合物。在没 有其它介质参与的情况下，单体本身在引发剂的作用下进行的聚合则为本体聚合反应。区别于有水或有机溶剂参与的
溶液、悬浮或乳液聚合，本体聚合的产物纯净、后处理简单，适合于实验室研究。本体聚合过程中，随着反应的进行，体系粘度增加，聚合所释放的热量不易散出，易于引发爆聚，因此不宜采用连续聚合而采用分段聚合法来制备聚合物。在本体聚合制备有机玻璃时，工业上多采用三段聚合法。在引发剂如过氧化苯甲酰，偶氮二异丁睛或过硫酸钾的引发下，甲基丙烯酸甲酯发生本体聚合反应。反应第一阶段其转化率被控制在10%-20%之内：将具有一定粘度的预聚合产物转移到另一容器（模具）中，通过空气浴或者水浴控制温度在40-50℃，使聚合缓慢进行到转化率约为90%，缓慢聚合的目的在于使之具有适宜的散热速度，防止温度过高产生气泡或者爆聚；在100-120℃下对已经成型的有机玻璃进行高温后处理，使残余的单体充分聚合。购买来的甲基内烯酸甲酯商品中，一般含有对苯二酚阻聚剂，一般需要用碱溶液洗去。甲基内烯酸甲酯单体的聚合反应可表示为：CH3CH3[H2]C-C-H2C=C—COOCH3→TCOOCH3三、实验步骤：1.甲基丙烯酸甲酯单体的精制：在100mL烧杯中加入50mL甲基丙烯酸甲酯单体，用10mL质量分数为5%的NaOH溶液洗涤数次至无色，用20mL蒸留水多次洗涤至中性。洗涤后用分液漏斗分离出的单体置于锥形瓶中，加入单体量5%的无水硫酸钠，充分搅拌干燥，然后进行减压蒸馏，在50°C/16.5kPa下收集馏分，得纯净的甲基丙烯酸甲酯单体。2.预聚合：量取30mL甲基丙烯酸甲酯于圆底烧瓶中，加入0.0685g过氧化二苯甲酰（占单体物质的量的~0.1%），装上回流冷凝管，放入约85℃的水浴中。边搅拌，观看溶液粘度变化，反应约20分钟左右，感觉体系明显粘稠状，转化率不超过20%（黏度如胶水，用干净玻璃棒粘取时牵丝，灌模具时不至于渗漏），冷水浴冷却到室温。3.聚合：将反应物倒入预先洗净烘干的模具中，密封，移入约40℃C烘箱中放置数天直到体系完全固化成型，转化率约为90%。4.高温热处理：把聚合后的有机玻璃在约120°℃c下处理约2h，使残余单体全部聚合，拆除模板。四、作业及考核点：1.何谓本体聚合，有何优点。2.有机玻璃作为一种高分子材料有何优点，具体应用有哪些。3．查阅资料，有什么方法可以用来测量有机玻璃的分子量，实验过程中影响分子量大小的因素主要有哪些。实践项目7实验（实训）项目名称溶剂热法制备MOF-5金属-有机骨架机料4）；室外实践场地室内（√学时)(创新选择类型必做（√）：选做实验类型C)烧杯，水热反应釜，恒温干燥箱，离心机，磁子，电子天平，量主要器材筒（50mL），吸量管（5mL），磁力搅拌器一、实验目的和要求：1.了解金属-有机骨架材料的结构和用途。2.制备金属-有机骨架材料MOF-5。二、实验原理及内容：MOF-5是由Zn2+离子和1,4-对苯二甲酸（1,4-H,BDC，CgHO4）构成的具有微孔结构的配合物[Zn4O(BDC)3】（分子量为753.98）。根据产物的组成，原料Zn(NO3)6H2O与对苯二甲酸的理论比例为4:3，为了充分利用有机酸，一般提高Zn(NO3)26H2O的量进行反应，如本实验中二者的比例为2:1。4Zn(NO,)6H,O+3HBDC→Zn(BDC)+23H0+8HNO
溶液、悬浮或乳液聚合，本体聚合的产物纯净、后处理简单，适合于实验室研究。本体聚合过程中，随着反应的进 行，体系粘度增加，聚合所释放的热量不易散出，易于引发爆聚，因此不宜采用连续聚合而采用分段聚合法来制备聚 合物。 在本体聚合制备有机玻璃时，工业上多采用三段聚合法。在引发剂如过氧化苯甲酰，偶氮二异丁腈或过硫酸钾的 引发下，甲基丙烯酸甲酯发生本体聚合反应。反应第一阶段其转化率被控制在10%-20%之内；将具有一定粘度的预聚 合产物转移到另一容器（模具）中，通过空气浴或者水浴控制温度在40-50 oC，使聚合缓慢进行到转化率约为90%， 缓慢聚合的目的在于使之具有适宜的散热速度，防止温度过高产生气泡或者爆聚；在100-120 oC下对已经成型的有机 玻璃进行高温后处理，使残余的单体充分聚合。购买来的甲基丙烯酸甲酯商品中，一般含有对苯二酚阻聚剂，一般需 要用碱溶液洗去。甲基丙烯酸甲酯单体的聚合反应可表示为： 三、实验步骤： 1．甲基丙烯酸甲酯单体的精制：在100 mL烧杯中加入50 mL甲基丙烯酸甲酯单体，用10 mL质量分数为5%的 NaOH溶液洗涤数次至无色，用20 mL蒸馏水多次洗涤至中性。洗涤后用分液漏斗分离出的单体置于锥形瓶中，加入 单体量5%的无水硫酸钠，充分搅拌干燥，然后进行减压蒸馏，在50 oC/16.5 kPa下收集馏分，得纯净的甲基丙烯酸甲 酯单体。 2．预聚合：量取30 mL甲基丙烯酸甲酯于圆底烧瓶中，加入0.0685 g过氧化二苯甲酰（占单体物质的量的 ~0.1%），装上回流冷凝管，放入约85 oC的水浴中。边搅拌，观看溶液粘度变化，反应约20 分钟左右，感觉体系明 显粘稠状，转化率不超过20%（黏度如胶水，用干净玻璃棒粘取时牵丝，灌模具时不至于渗漏），冷水浴冷却到室 温。 3．聚合：将反应物倒入预先洗净烘干的模具中，密封，移入约40 oC烘箱中放置数天直到体系完全固化成型，转 化率约为90%。 4．高温热处理：把聚合后的有机玻璃在约120 oC下处理约2 h，使残余单体全部聚合，拆除模板。 四、作业及考核点： 1．何谓本体聚合，有何优点。 2．有机玻璃作为一种高分子材料有何优点，具体应用有哪些。 3．查阅资料，有什么方法可以用来测量有机玻璃的分子量，实验过程中影响分子量大小的因素主要有哪些。 实践项目7 实验（实训）项目名称 溶剂热法制备MOF−5金属-有机骨架材 料 学时 4 实践场地 室 内 （ √ ） ； 室 外 （ ） 实验类型 创新 选择类型 必 做 （ √ ） ； 选 做 （ ） 主要器材 烧杯，水热反应釜，恒温干燥箱，离心机，磁子，电子天平，量 筒（50 mL），吸量管（5 mL），磁力搅拌器 一、实验目的和要求： 1．了解金属-有机骨架材料的结构和用途。 2．制备金属-有机骨架材料MOF-5。 二、实验原理及内容： MOF-5是由Zn2+离子和1,4-对苯二甲酸（1,4-H2BDC，C8H6O4）构成的具有微孔结构的配合物[Zn4O(BDC)3 ]（分 子量为753.98）。根据产物的组成，原料Zn(NO3 )2 ∙6H2O与对苯二甲酸的理论比例为4:3，为了充分利用有机酸，一般 提高Zn(NO3 )2 ∙6H2O的量进行反应，如本实验中二者的比例为2:1