《面向环境污染控制的功能纳米材料的设计思路》教学大纲 课程名称：面向环境污染控制的功能纳米材料的设计思路 课程类别（必修选修）：选修 课程英文名称：The Design Conception of Functional Nanomaterials for Environmental Pollutant Control 总学时周学时学分：1612/1 其中实验/实暖学时：0 先：课程：无机化学，无机化学实验，大学物理 后续课程支撑：物理化学，水污染控制工程，大气污染控制工程 授课时间：1-8周（周五7,8节） 授课地点：松山湖校区6D-401 授课对象：2020级环境工程专业班级（含环境卓越班），2020级环境科学专业班级 开课学院：生态环境与建筑工程学院 任课教师姓名职称：方嘉声/讲师 答疑时间、地点与方式：1)电话或网络咨询：2)在教室课前课间课后现场解答：3)课外时间在教师办公室12k302进行答疑辅导 课程考核方式：开卷()闭卷()课程论文（√）其它() 教学参考资料 [1]冯玉洁等，环境功能材料，北京：化学工业出版社，2009 [2]冯玉杰等，环境工程中的功能材料，北京：化学工业出版社，2003. [3】Zhanhu Guo等，多功能纳米复合材料及其在能源和环境中的应用（英文版），北京：高等教育出版社，2018. [4邓述波等，环境吸附材料及应用原理，北京：科学出版社，2012 [⑤)张彭义等，光催化材料及其在环境净化中的应用，北京：化学工业出版社，2016 课程箭介：本课程以环境催化反应与吸附分离方法为研究对象，讲授应用于环境领域污染物治理的功能纳米材料的设计思路和制备方法，结合当下环境问题前沿热 点，以重要污染物来源、危害、持续性及治理难度为切入点，介绍环境污染物的控制与修复方法，重点讲解面向污染物控制的功能复合材料的基本知识和最新研究进 展。以核壳纳米材料为例，讲述功能纳米材料的设计思路以及内在结构与性能间关联属性，结合环境催化反应和吸附分离机理，阐明核壳结构的设计对复合材料治理
《面向环境污染控制的功能纳米材料的设计思路》教学大纲 课程名称：面向环境污染控制的功能纳米材料的设计思路 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：The Design Conception of Functional Nanomaterials for Environmental Pollutant Control 总学时/周学时/学分：16 / 2 / 1 其中实验/实践学时：0 先修课程：无机化学，无机化学实验，大学物理 后续课程支撑：物理化学，水污染控制工程，大气污染控制工程 授课时间：1-8 周（周五 7, 8 节） 授课地点：松山湖校区 6D-401 授课对象：2020 级环境工程专业班级（含环境卓越班），2020 级环境科学专业班级 开课学院：生态环境与建筑工程学院 任课教师姓名/职称：方嘉声/讲师 答疑时间、地点与方式：1）电话或网络咨询；2）在教室课前课间课后现场解答；3）课外时间在教师办公室 12k302 进行答疑辅导 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（） 教学参考资料： [1] 冯玉洁等，环境功能材料，北京：化学工业出版社，2009. [2] 冯玉杰等，环境工程中的功能材料，北京：化学工业出版社，2003. [3] Zhanhu Guo 等，多功能纳米复合材料及其在能源和环境中的应用（英文版），北京：高等教育出版社，2018. [4] 邓述波等，环境吸附材料及应用原理，北京：科学出版社，2012. [5] 张彭义等，光催化材料及其在环境净化中的应用，北京：化学工业出版社，2016. 课程简介：本课程以环境催化反应与吸附分离方法为研究对象，讲授应用于环境领域污染物治理的功能纳米材料的设计思路和制备方法，结合当下环境问题前沿热 点，以重要污染物来源、危害、持续性及治理难度为切入点，介绍环境污染物的控制与修复方法，重点讲解面向污染物控制的功能复合材料的基本知识和最新研究进 展。以核壳纳米材料为例，讲述功能纳米材料的设计思路以及内在结构与性能间关联属性，结合环境催化反应和吸附分离机理，阐明核壳结构的设计对复合材料治理
环境污染物性能的作用影响和指导意义。最后，以核壳纳米材料为实验对象，指导学生完成简单的功能纳米材料合成制备以及环境修复性能评价的方案设计和实践， 带领学生切身体验科学研究的过程，为以后从事环境工程专业方向的技术研发、科学研究及终身学习打下良好基础。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标1：掌握环境污染物的控制与修复方法，理解功 1.工程知识：掌握数学、自然科学、环境工程基础与专业知识， 14学握工程基础和专业知识，并能够应用于 能纳米材料的基本知识及制备过程，了解功能复合 能够运用其理论和方法解决环境“三废治理”中的设计、运行和 解决复杂环境工程问题。 材料的设计思路对其环境修复功能的作用影响。 管理等复杂工程问题。 目标2：掌握环境功能材料设计和制备的思路和方 41针对复杂环境工程问题，能够运用化学、 法，能够根据环境污染物特征合理设计复合材料的 4.研究：了解环境工程学科前沿发展动向，具备采用科学方法 化工、微生物、物理等与环境工程相关领域的 纳米结构，通过结构设计调控复合材料的环境功能 研究工程问题的能力，包括设计实验方案，进行实验、分析与解 科学原理，合理分解、设计实验、选用适合的 属性，结合实验案例深入了解环境功能纳米材料的 释数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。 研究仪器和设备，制订研究计划和技术路线。 结构参数与其功能属性的内在构效关系。 目标3：了解基于环境功能纳米材料研发为导向的 环境污染控制与治理方法，培养学生养成理论联系 7.环境和可持续发展：在工作中能够将可持续发展、循环经济 71理解复杂环境工程问题的工程实践对环 实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和 清洁生产等理念融入到工程实践中，能有效评价人类生产活动 境、社会可持续发展可能造成的影响。 职业道德，具备团队合作、有效沟通的能力，提高解 对环境和社会可持续发展的影响。 决实际问题的创新能力
环境污染物性能的作用影响和指导意义。最后，以核壳纳米材料为实验对象，指导学生完成简单的功能纳米材料合成制备以及环境修复性能评价的方案设计和实践， 带领学生切身体验科学研究的过程，为以后从事环境工程专业方向的技术研发、科学研究及终身学习打下良好基础。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1：掌握环境污染物的控制与修复方法，理解功 能纳米材料的基本知识及制备过程，了解功能复合 材料的设计思路对其环境修复功能的作用影响。 1-4 掌握工程基础和专业知识，并能够应用于 解决复杂环境工程问题。 1. 工程知识：掌握数学、自然科学、环境工程基础与专业知识， 能够运用其理论和方法解决环境“三废治理”中的设计、运行和 管理等复杂工程问题。 目标 2：掌握环境功能材料设计和制备的思路和方 法，能够根据环境污染物特征合理设计复合材料的 纳米结构，通过结构设计调控复合材料的环境功能 属性，结合实验案例深入了解环境功能纳米材料的 结构参数与其功能属性的内在构效关系。 4-1 针对复杂环境工程问题，能够运用化学、 化工、微生物、物理等与环境工程相关领域的 科学原理，合理分解、设计实验、选用适合的 研究仪器和设备，制订研究计划和技术路线。 4. 研究：了解环境工程学科前沿发展动向，具备采用科学方法 研究工程问题的能力，包括设计实验方案，进行实验、分析与解 释数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。 目标 3：了解基于环境功能纳米材料研发为导向的 环境污染控制与治理方法，培养学生养成理论联系 实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和 职业道德，具备团队合作、有效沟通的能力，提高解 决实际问题的创新能力。 7-1 理解复杂环境工程问题的工程实践对环 境、社会可持续发展可能造成的影响。 7. 环境和可持续发展：在工作中能够将可持续发展、循环经济、 清洁生产等理念融入到工程实践中，能有效评价人类生产活动 对环境和社会可持续发展的影响
理论款学进程表 款学内容（重点、难点、课程 周次 散学主题 授课数师 学时数 学生学习预期成果 敢学模式 教学方法 作业安排 支撑课程 思政融入点) (线上/混合式/线下) 目标 重点：环境热点污染物的分 析，包括污染源、危害、持续 课程思政 性及治理难度。 作业：要求 难点：环境污染物的常用控制 1.识别环境热点污染 学生每人 与修复方法。 物特征及治理现状： 课程讲 至少阅读 环境问题与修复 方嘉声 2 课程思政融入点：介绍我国当 2.了解环境污染控制 线上教学 授、小组 两篇与重 目标1 治理方法 前环境重大污染现状及治理 和修复方法及技术进 讨论 大污染现 进展，引导学生形成“绿水青 展。 状及治理 山就是金山银山”的价值观 有关的论 念，培养学生对生态环境保护 文。 的责任意识。 重点：功能纳米材料的定义、 查阅1篇应 1.了解功能纳米材料 分类、来源、特征、性能等基 课程讲 用于环境 环境工程中的功 的基本概念知识： 2 方嘉声 本概念知识及在环境工程中 线上教学 授、小组 2.掌握功能纳米材料 工程的功 目标1 能纳米材料 的应用。难点：功能纳米材料 讨论 能纳米材 在环境工程中的作用。 的环境修复原理。 料的论文。 课程讲 查阅1篇与 纳米材料的结构 重点：功能纳米材料的结构特 1.了解功能纳米材料 方嘉声 2 线上教学 授、小组 功能纳米 目标2 制备与功能属性 征及制备方法。 的结构特征： 讨论 材料合成
理论教学进程表 周次 教学主题 授课教师 学时数 教学内容（重点、难点、课程 思政融入点） 学生学习预期成果 教学模式 （线上/混合式/线下） 教学方法 作业安排 支撑课程 目标 1 环境问题与修复 治理方法 方嘉声 2 重点：环境热点污染物的分 析，包括污染源、危害、持续 性及治理难度。 难点：环境污染物的常用控制 与修复方法。 课程思政融入点：介绍我国当 前环境重大污染现状及治理 进展，引导学生形成“绿水青 山就是金山银山”的价值观 念，培养学生对生态环境保护 的责任意识。 1. 识别环境热点污染 物特征及治理现状； 2. 了解环境污染控制 和修复方法及技术进 展。 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 课程思政 作业：要求 学生每人 至少阅读 两篇与重 大污染现 状及治理 有关的论 文。 目标 1 2 环境工程中的功 能纳米材料 方嘉声 2 重点：功能纳米材料的定义、 分类、来源、特征、性能等基 本概念知识及在环境工程中 的应用。难点：功能纳米材料 的环境修复原理。 1. 了解功能纳米材料 的基本概念知识； 2. 掌握功能纳米材料 在环境工程中的作用。 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 查阅 1 篇应 用于环境 工程的功 能纳米材 料的论文。 目标 1 3 纳米材料的结构 制备与功能属性 方嘉声 2 重点：功能纳米材料的结构特 征及制备方法。 1. 了解功能纳米材料 的结构特征； 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 查阅 1 篇与 功能纳米 材料合成 目标 2
难点：功能纳米材料的环境修 2.理解功能纳米材料 制备有关 复性能与结构特征关联属性。 的制备方法及功能属 的论文。 性。 重点：环境功能纳米材料的设 计方法和思路、研究热点和进 展。 查找1名我 难点：科技论文获取与研读方 国从事环 1.掌握环境功能纳米 法：环境功能纳米材料的设计 境功能新 材料的设计思路和研 课程讲 环境功能纳米材 过程。 方嘉声 究方法： 线上教学 授、小组 型纳米材 目标2 料的设计思路 课程思政融入点：介绍环境功 料的专家 2.掌握科技论文获取 讨论 能纳米材料的研究热点和最 与研读方法。 学者，并研 新进展，培养学生的学习兴趣 读其1篇科 和求知欲，养成理论联系实 技论文。 际、严谨、认真细致、实事求 是的科学态度和职业道德。 重点：环境催化的定义与反应 查阅1篇与 机理：环境催化纳米材料的基 1.理解环境催化纳米 课程讲 环境催化 环境催化纳米材 本概念知识。 材料的基本概念知识： 目标2 5 方嘉声 线上教学 授、小组 纳米材料 料的设计与应用 难点：功能纳米材料在环境催 2.学握环境催化纳米 目标3 讨论 有关的科 化中的应用；环境催化纳米材 材料的设计思路。 技论文。 料的设计思路
难点 ：功能纳米材料的环境修 复性能与结构特征关联属性 。 2. 理解功能纳米材料 的制备方法及功能属 性。 制备有关 的论文。 4 环境功能纳米 材 料的设计思路 方嘉声 2 重点 ：环境功能纳米材料的设 计方法和思路 、研究热点和进 展 。 难点 ：科技论文获取与研读方 法 ；环境功能纳米材料的设计 过程 。 课程思政融入点：介绍环境功 能纳米材料的研究热点和最 新进展，培养学生的学习兴趣 和求知欲，养成理论联系实 际、严谨、认真细致、实事求 是的科学态度和职业道德。 1. 掌握环境功能纳米 材料的设计思路和研 究方法； 2. 掌握科技论文获取 与研读方法 。 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 查找 1 名我 国从事环 境功能新 型纳米材 料的专家 学者，并研 读其 1 篇科 技论文。 目标 2 5 环境催化纳米材 料的设计与应用 方嘉声 2 重点 ：环境催化的定义与反应 机理；环境催化纳米材料的基 本概念知识。 难点 ：功能纳米材料在环境催 化中的应用 ；环境催化纳米材 料的设计思路。 1. 理解环境催化纳米 材料的基本概念知识； 2. 掌握环境催化纳米 材料的设计思路。 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 查阅 1 篇与 环境催化 纳米材料 有关的科 技论文。 目标 2 目标 3
■点：吸附分离的定义与作用 1. 理解环境吸附（分 查阅1篇与 机理：环境吸附纳米材料的基 离)纳米材料的基本概 环境吸附 环境吸附（分 本概念知识。 课程讲 念知识： (分离)纳 目标2 离)纳米材料的 方嘉声 2 难点：功能纳米材料在环境吸 线上教学 2.掌握环境吸附（分 授、小组 米材料有关 目标3 设计与应用 附分离中的应用：环境吸附 讨论 离)纳米材料的设计思 的科技论 (分离)纳米材料的设计思 路。 文。 路。 掌握环境功能纳米材料设计 思路和制备方法，掌握其环 境修复性能评价过程，了解 1、掌握环境功能纳米 实验设计实 实验数据处理及相关软件的 材料的设计思路和制 践，完成实 使用方法。 备方法： 验设计与调 重点：功能纳米材料的设计 2、掌握环境功能纳米 研报告，须 与制备。 课程讲 实验初步设计与 材料的性能评价方法： 有详细的方 7-8 方嘉声 4 难点：功能纳米材料环境修 线下教学 授、小组 目标3 实践 3、学握相关实验仪器 案设计、实 复性能评价实验的设计。 讨论 和设备的使用方法： 验操作流 课程思政融入点：通过开展实 4、培养学生主动思考、 程、实验分 验实践，引导学生主动思考、 科学严谨、认真细致、 析等相关内 理论联系实际，养成实验过程 实事求是的科学态度。 容。 须坚持实事求是、严谨细致的 科学态度，用实验去验证原理 或假设
6 环境吸附（分 离）纳米材料的 设计与应用 方嘉声 2 重点 ：吸附分离的定义与作用 机理；环境吸附纳米材料的基 本概念知识。 难点 ：功能纳米材料在环境吸 附分离中的应用；环境吸附 （分离）纳米材料的设计思 路。 1. 理解环境吸附（分 离）纳米材料的基本概 念知识； 2. 掌握环境吸附（分 离）纳米材料的设计思 路。 线上教学 课程讲 授、小组 讨论 查阅 1 篇与 环境吸附 （分离）纳 米材料有关 的科技论 文。 目标 2 目标 3 7 - 8 实验初步设计与 实践 方嘉声 4 掌握环境功能纳米材料设计 思路和制备方法，掌握其环 境修复性能评价过程，了解 实验数据处理及相关软件的 使用方法 。 重点：功能纳米材料的设计 与制备。 难点 ：功能纳米材料环境修 复性能评价实验的设计。 课程思政融入点 ：通过开展实 验实践，引导学生主动思考、 理论联系实际，养成实验过程 须坚持实事求是、严谨细致的 科学态度，用实验去验证原理 或假设。 1、掌握环境功能纳米 材料的设计思路和制 备方法； 2、掌握环境功能纳米 材料的性能评价方法； 3、掌握相关实验仪器 和设备的使用方法； 4、培养学生主动思考、 科学严谨、认真细致、 实事求是的科学态度。 线下教学 课程讲 授、小组 讨论 实验设计实 践，完成实 验设计与调 研报告，须 有详细的方 案设计、实 验操作流 程、实验分 析等相关内 容。 目标 3