材料化学硕士教学大纲.docx

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材料化学硕士教学大纲

材料化学专业硕士研究生课程

教学大纲

课程名称：

材料化学导论

课程编号：

0703212X01

学分：

3

总学时：

54

开课学期：

1－2学期

考核方式：

笔试＋课程论文

课程说明：

本课程是材料化学专业硕士研究生学位课。

要求同学以固体结构、性能和应用为主线，掌握二元离子晶体和三元典型离子晶体的结构描述和各类点缺陷，掌握主要类型电、光和磁功能材料的结构和性能，了解固体材料的基本制备方法和纳米技术。

教学内容、要求及学时分配：

01绪论（4学时）

定义和分类

材料科学中基本化学问题

材料与新技术革命

02理想晶体的结构（10学时）

宏观特征

等径球主要堆积方式

点阵概念

03缺陷晶体的结构（10学时）

两类热缺陷

非化学整比化合物

不等价元素置换固溶体

能带理论的概念

间隙杂质和替代杂质缺陷

点缺陷F-心

双重价态控制半导体

各类缺陷的拟化学平衡

04固体的电学性质与电功能材料（10学时）

固体电导率定义

Frenkel导体和Schottky导体

超导概念和特征参数

压电效应和压电材料

固体中的离子扩散

快离子导体

两类超导体和库柏电子对模型

铁电效应和铁电材料

05固体的光性质和光功能材料（8学时）

固体光吸收的本质

发光材料的发光特性

激光原理和激光材料

光导电和光电转化材料

发光材料组成和发光原理

06固体的磁性和磁功能材料（6学时）

固体的磁性

磁性材料的分类

分子磁体及其磁化学

磁化率与温度的关系

过渡金属、合金和铁氧体的磁结构

07纳米材料化学简介（6学时）

纳米材料的概念、特性及应用

纳米粉材料、孔材料和纳米碳管

主要纳米技术

材料制备原理和典型示例

教材或主要参考书目：

[1]张逢星、李珺编著，《材料化学导论》，西北大学本科讲义，2004年

[2]张逢星、李珺编译，《无机材料化学》，牛津双语读物，2005年

[3]苏勉曾，固体化学导论，北京大学出版社，1996年

[4]唐小真主编，材料化学导论，高等教育出版社，1997年

（大纲起草人：

张逢星大纲审定人：

史启祯）

课程名称：

功能高分子材料导论

课程编号：

0703212X02

学分：

3

总学时数：

54

开课学期：

第1-2学期

考核方式：

笔试

课程说明：

本课程是材料化学专业硕士研究生学位课。

功能高分子材料在生态环境保护、信息功能化、生物医用器材、物质分离膜、能量转换和储能技术等工业领域有着极为广泛的应用。

本课程的目的是使学生了解和掌握功能高分子材料的基本内容、研究方法、主要研究领域、国内外发展现状及发展趋势。

要求学生全面了解和掌握功能高分子材料类型、结构和功能的关系、制备原理及方法，提高研究、开发特种功能高分子材料的能力。

教学内容、要求及学时分配：

01绪论（8学时）

功能高分子材料的概念

各类功能高分子材料简介

功能高分子材料研究的内容

功能高分子材料的发展与展望

02功能高分子的制备（6学时）

材料的功能化设计与材料设计

高分子的化学反应

高分子合成新技术

功能高分子的制备技术

03离子交换树脂和吸附树脂（6学时）

概述

功能

制备方法

应用

04高分子分离膜与膜分离技术（6学时）

膜材料及膜的制备

典型的膜分离技术及应用领域

膜的结构

膜技术的应用

05电活性高分子（8学时）

材料的导电性能及其表征

导电高分子

电活性高分子的种类与特点

其他电活性高分子

06光敏性高分子（6学时）

高分子光化学反应基本原理

光敏高分子的应用

光固化树脂

07反应性高分子（6学时）

高分子试剂

高分子催化剂

08医用和药用高分子（8学时）

医用高分子

药用高分子

09高吸液性树脂（6学时）

结构特征和吸液机理

主要类型和制备方法

影响吸液性能的主要因素

高吸液性树脂的应用

10高分子液晶材料（6学时）

液晶态和液晶高分子

高分子液晶的应用

高分子液晶的合成与表征

液晶高分子的发展前景

教材或主要参考书目：

[1]王国建等编，功能高分子材料，华东理工大学出版社，2006年

[2]马建标主编，功能高分子材料，化学工业出版社，2000年

[3]赵文元编著,功能高分子材料化学，化学工业出版社,2003年

[4]何天白主编，功能高分子与新技术，化学工业出版社，2001年

[5]贡长生，张克立主编，新型功能材料，化学工业出版社，2001年

（大纲起草人：

宫永宽，大纲审定人：

张逢星）

课程名称：

固体无机化学

课程编号：

0703212X03

学分：

3

总学时：

54

开课学期：

2

考核方式：

笔试

课程说明：

本课程是材料化学专业硕士研究生学位课。

固体无机化学是研究固体无机物质的结构、组成、性质与合成方法的科学，既是无机化学学科的一个重要分支，又是材料科学发展的重要基础。

固态化学在许多方面表现出与溶液化学的不同，本课程向学生介绍固体无机化学的基本知识和研究方法，包括晶体宏观对称性和微观对称性，晶体结构缺陷和固溶体，固体物质的合成与制备，固体物质的表征和固体表面化学等。

教学内容、要求及学时分配：

01晶体结构（2学时，复习性质）

点阵

32个点群

230个空间群

点阵和晶体的关系

晶体的对称性

14种空间点阵

晶胞中的微粒、晶棱和晶面符号

02晶体结构与结构缺陷（2学时，复习性质）

晶体结构缺陷的类型

点缺陷

换位原子

面缺陷

非整比和缺陷

缺陷的表示方法

缺陷簇

线缺陷

扩展缺陷

03固溶体（4学时）

取代固溶体

异价取代固溶体

固溶体的性质

填隙固溶体

形成固溶体的条件

04固体物质的合成、制备与表征（10学时）

固体物质的典型合成与制备方法

纳米粉体的制备

单晶生长

结构表征

软化学和绿色合成方法

非晶态固体的制备

薄膜的制备

组成和纯度表征

05固体的扩散和表面化学（6学时）

扩散的机理

金属原子的扩散

表面的热力学性质

表面催化

柯肯互扩散德尔效应

离子的扩散

表面扩散

06相平衡和相转变（4学时）

相律

固态相变热力学和动力学

单元、二元和三元体系相图

相转变的机理

07固相反应（8学时）

固相反应的属性

固-固相反应

固-气相反应

单一固相的反应

粉末和烧结反应

固-液相反应

教材或主要参考书目：

[1]张克立编著.固体无机化学,武汉大学出版社，2005

[2]崔秀山编著.固体化学基础，北京理工大学，1995

[3]苏勉曾编著.固体化学导论，北京大学出版社，1996年

（大纲起草人：

王惠，大纲审定人：

张逢星）

课程名称：

材料现代分析测试方法

课程编号：

0703212X04

学分：

3学分

总学时数：

54

开课学期：

第1-2学期

考核方式：

笔试

课程说明：

本课程是材料化学专业硕士研究生学位课。

主要介绍材料现代分析测试方法（包括X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析与电子探针、光电子能谱与俄歇电子能谱、光谱分析、热分析、动态力学实验技术）的基本原理、试验方法、仪器设备及其应用介绍。

通过课程学习，使学生对材料的各种现代分析方法有一个较为全面的了解和认识，掌握从事材料分析测试的基本方法。

教学内容、要求及学时分配：

01X射线多晶衍射方法及应用（8学时）

基本原理

X射线物相分析

宏观应力测定

非晶态物质及其晶化过程的分析

多晶衍射方法

点阵常数的精确测定

晶粒尺寸和微观应力的测定

02透射电子显微分析（4学时）

概述

透射电镜的构造与工作原理

TEM显微图像衬度分析

电子与固体的相互作用

电子衍射谱的特征与分析

试样制备

03扫描电子显微镜与电子探针（4学时）

扫描电子显微镜

电子探针的工作原理与结构

电子图像分析

电子探针仪的分析方法及应用

04光电子能谱与俄歇电子能谱（4学时）

光电子能谱的基本原理

光电子能谱的应用

光电子能谱实验技术

俄歇电子能谱分析

05光谱分析（6学时）

光谱分析法及其分类

原子发射光谱法

分子振动光谱法

原子、分子结构与光谱

原子吸收光谱法

06热分析技术（4学时）

概述

差示扫描量热法

热分析仪器的发展趋势

差热分析

热重分析

07其他分析方法简介（4学时）

扫描隧道显微镜（STM）

离子探针（SIM）

穆斯堡尔谱法

原子力显微镜（AFM）

原子探针——场离子显微分析

核磁共振（NMR）及其应用

教材或主要参考书目：

[1]周玉，武高辉主编，材料分析测试技术，哈尔滨工业大学出版社，1998

[2]王富耻主编，材料现代分析测试方法，北京理工大学出版社，2006

[3]左演声，陈文哲，梁伟主编，材料现代分析方法，北京工业大学出版社，2003

[4]刘粤惠，刘平安主编，X射线衍射分析原理与应用，化学工业出版社，2003

（大纲起草人：

崔斌大纲审定人：

张逢星）

课程名称：

新型无机功能材料

课程编号：

0703212F01

学分：

2

总学时数：

36

开课学期：

第3学期

考核方式：

笔试、课程论文

课程说明：

本课程是材料化学专业硕士研究生非学位课。

学生通过学习达到以下三个目的：

较深入地了解无机功能材料的光、电、磁、声、热、化学特性和生物特性；了解无机功能材料在当代通信、电子、能源、计算技术、航天航空等各个领域中的广泛用途；了解超导材料、磁性材料、贮氢材料、半导体材料、光学材料、精细功能陶瓷材料、功能转换材料、功能薄膜材料、纳米材料、智能材料的组成、结构、性能、制备和应用及发展动向。

为开发、应用无机功能材料奠定较为坚实的基础。

教学内容、要求及学时分配：

01无机功能材料的科学基础（8学时）

功能材料的发展概况和分类

晶体结构和缺陷

功能材料的结构与性能的关系

功能材料的概念、特征和性能

导体、半导体和绝缘体

表征手段

02金属功能材料（8学时）

超导材料及其应用

形状记忆合金

软磁材料、硬磁材料和磁记录材料

金属储氢材料

非晶态合金

03无机非金属功能材料（10学时）

光学材料

精细功能陶瓷材料

半导体材料

功能转换材料

04低维无机功能材料（10学时）

成膜技术及常见功能薄膜材料

智能材料

智能功能材料

微粒化功能材料

纳米材料

C60功能材料

梯度功能材料

多孔硅材料

教材或主要参考书目：

[1]殷景华,王雅珍,菊刚主编,功能材料概论,哈尔滨：

哈尔滨工业大学出版社,2002

[2]田莳主编,功能材料,北京：

北京：

航空航天大学出版社,1995

[3]周馨我主编,功能材料科学,北京：

北京理工大学出版社,2002

[4]曲远方主编,功能陶瓷材料,北京：

化学工业出版社,2003

[5]张国栋主编，材料研究与测试方法，北京：

冶金工业出版社，2002

（大纲起草人：

崔斌大纲审定人：

张逢星）

课程名称：

纳米材料化学导论

课程编号：

0703212F02

学分：

2

总学时数：

36

开课学期：

第3学期

考核方式：

考试

课程说明：

本课程是材料化学专业硕士研究生非学位课。

20世纪90年代以来，纳米科技与纳米技术进入了一个发展新时期，已经成为21世纪的高新技术之一。

本课程向学生介绍纳米材料的基本概念和研究方法、纳米微粒的结构和物理化学特性、纳米材料的合成与制备方法、纳米材料的应用举例及纳米高新材料。

教学内容、要求及学时分配：

01绪论（2学时）

发展历史及现状

研究领域和意义

纳米时代的特点、挑战和机遇

02纳米材料的基本概念及其研究方法（6学时）

纳米材料的维数

纳米微粒聚合体

纳米级材料的表面，界面和缺陷

纳米材料的表征方法

03纳米微粒的结构和物理、化学特性（10学时）

纳米物质的结构单元

纳米微粒的物理和化学特性

纳米微粒的基本理论

04纳米材料的基本合成与制备方法（12学时）

纳米材料的气相制备方法

纳米材料的液相制备方法

纳米材料的固相制备方法

其它特殊的合成方法

05纳米材料的应用举例及纳米高新材料（6学时）

生物有机-无机纳米复合材料

聚合物纳米复合材料

纳米碳管

富勒烯及其高新纳米材料

纳米陶瓷和纳米多孔材料

纳米金属微粒准晶材料

纳米器件

教材或主要参考书目：

[1]陈敬中，刘剑洪编，《纳米材料科学导论》，高等教育出版社，2006

[2]张立德，牟季美编，《纳米材料与纳米结构》，科学出版社，2001

[3]张志昆，崔作林编，《纳米技术与纳米材料》，国防工业出版社，2000

[4]K.J.克莱邦德，《纳米材料化学》,化学工业出版社,2004

（大纲起草人：

崔斌大纲审定人：

张逢星）

课程名称：

氢能源与储氢材料

课程编号：

0703212F03

学分：

2

总学时：

36

开课学期：

3

考核方式：

开卷

课程说明：

本课程是材料化学专业硕士研究生非学位课。

从20世纪90年代起，氢能开发成为能源可持续发展的重点。

和许多发达国家一样，我国也制定了系统的氢能开发与应用研究计划，其中安全、有效、低成本的制氢和储氢技术是需要解决的关键问题。

氢能的涉及面很广，本课程将从氢能的发现、发展和应用入手，通过氢的制备方法和存储方法及其相关技术和材料使学生掌握氢作为未来化石资源的替代能源的研究内容和发展方向。

教学内容、要求及学时分配：

01氢能源（20学时）

氢能-未来世界的绿色能源

氢的制备与储存概述

生物质制氢

氢的储存与运输技术

氢及其应用

化石能源制氢

太阳能等其他制氢技术

燃料电池

02与氢能相关的材料（16学时）

金属氢化物储氢及其储氢合金

金属氧化物储氢及其储氢材料

碳材料储氢及其碳纳米管

燃料电池电极材料

教材或主要参考书目：

[1]毛宗强编著，氢能-21世纪的绿色能源，化学工业出版社，2005

[2]科技部：

‘973’科技攻关基础研究计划

（大纲起草人：

王惠大纲审定人：

张逢星）

课程名称：

孔道结构材料

课程编号：

0703212F04

学分：

2

总学时数：

36

开课学期：

第3学期

考核方式：

笔试＋课程论文

课程说明：

本课程是材料化学专业硕士研究生非学位课。

孔道结构材料是历史悠久、近年来又有蓬勃发展的一类技术材料，本课程以分子筛与多孔材料的合成化学与结构化学为主线，全面、系统地介绍分子筛和多孔材料合成的规律和设计原理、表征方法，还注重介绍我国学者在该领域的研究与应用的成果。

教学内容、要求及学时分配：

01微孔化合物的结构化学（4学时）

分子筛的结构单元

分子筛的骨架结构

无机微孔化合物的化学

分子筛的组成

类分子筛空旷骨架

02多孔材料的结构分析与性质表征（2学时）

X射线粉末衍射及其他衍射方法

电子显微技术

红外光谱

热分析

吸附分析

核磁共振

化学组成及宏观性质分析

计算机分子模拟技术

03微孔化合物的合成化学（6学时）

水（溶剂）热合成基础

若干重要分子筛的合成实例

特殊聚集形态微孔化合物的合成

微孔化合物合成路线与基本合成规律

特殊类型与结构微孔化合物的合成

04微孔化合物起始物料的晶化处理（2学时）

沸石晶化的起始物料

晶化过程的结构导向与模板作用

沸石的生成过程与处理

沸石的晶化动力学

05分子筛的制备、二次合成与修饰改性（4学时）

分子筛的制备

沸石分子筛的阳离子交换改性

沸石分子筛的杂原子同晶置换

二次合成的概述

沸石分子筛的脱铝改性

沸石分子筛的孔道和表面修饰

06无机微孔晶体材料的分子设计与定向合成（4学时）

无机微孔晶体的结构设计方法

无机微孔晶体材料的定向合成

07介孔材料的合成、结构及性能表征（6学时）

有序介孔材料的合成特征

介孔材料组成的扩展

大孔材料及多极有序结构材料

介孔氧化硅与硅酸盐的结构与合成

介孔材料的形体控制

应用与研究进展

08多孔主客体先进材料（8学时）

分子筛中的金属簇

分子筛中的聚合物及碳物质

分子筛组装金属配合物

分子筛中的染料

分子筛组装半导体纳米粒子

金属－有机多孔配位聚合物

教材或主要参考书目：

[1]徐如人,庞文琴主编，分子筛与多孔材料化学，科学出版社，2004

（大纲起草人：

张逢星大纲审定人：

史启祯）

课程名称：

含能材料概论

课程编号：

0703212F05

学分：

2

总学时数：

36

开课学期：

第3学期

考核方式：

笔试

课程说明：

本课程是材料化学专业硕士研究生非学位课。

含能材料是一类非常重要的功能材料，在航空航天、国防、能源工业中有重要意义。

本课程内容主要介绍火炸药理论、发射药、推进剂、炸药、起爆药和烟火剂等含能材料的主要内容，介绍含能材料基本理论和应用方面的基础知识，并较深入地讨论含能材料发展的理论与新技术。

通过本课程学习，要求学生深入了解含能材料的内涵，具备初步的含能材料分子设计能力和合成方法。

教学内容、要求及学时分配：

01绪论（4学时）

火药、炸药与烟火剂的功能

含能材料的内涵

含能材料的研究与应用

02火炸药的基础理论（6学时）

火炸药的基本类型

火炸药爆炸的站击波效应

火炸药爆炸的气体膨胀效应

火炸药的点火与起爆

火炸药及其装药的安全性试验

03发射药（6学时）

发射药的组成与军事应用

发射药的基本性能

发射药应用的技术基础

发射药的制造方法

发射药装药技术的进展

发射药污染的治理及其资源化技术

04火箭推进剂（8学时）

火箭推进剂概述

武器对固体推进的要求

固体推进剂的分类

固体推进的主要性参数

推进剂的性能调节

推进剂的几项应用技术

固体推进的制造

固体推进剂的发展

05炸药（8学时）

现有的炸药

炸药的装药方法

炸药应用举例

炸药的进展

06烟火剂（4学时）

烟火剂的成分与功能

烟火剂的某些特性

烟火剂性质的影响因素

烟火剂的功能及其应用

教材或主要参考书目：

[1]王泽山著，含能材料概论（材料科学与工程国防科工委十五规划专著）

哈尔滨工业大学出版社，2006

（大纲起草人：

高胜利大纲审定人：

张逢星）

课程名称：

组合化学

课程编号：

0703212F06

学分：

2

总学时数：

36

开课学期：

第3学期

考核方式：

笔试

课程说明：

本课程是材料化学专业硕士研究生非学位课。

课程从组合化学的角度出发，分析合成策略，以此为基础着重介绍固相组合和液相组合的合成方法、组合化学的筛选及低聚物的合成等内容。

强调组合化学在高通量筛选和新药发现中的作用。

教学内容、要求及学时分配：

01组合合成策略（6学时）

混合裂分法

混合试剂合成法

平行合成法

02组合合成方法――固相组合合成（6学时）

载体

多中心结构库模板

结合分子

反应类型

03组合合成方法――液相组合合成（6学时）

与固相组合合成相比较

已用于液相组合化学的反应

混合物的合成

纯化

04组合合成的低聚物（6学时）

类肽

磺酰肽和插烯磺酰氨肽

寡脲

其他合成低聚物

低聚氨基甲酸酯

聚-N-酰胺

含杂环低聚物

肽键在一个位置上的修饰

05组合生物合成（6学时）

克隆生物合成功能基因簇

组合生物合成的应用

遗传工程及新药研究

06组合化学进展（6学时）

丝氨酸及半胱氨酸蛋白酶抑制剂

KDR受体酪氨酸激酶抑制剂

优先GPCR配体

胺的合成

Katritsky苯并三唑固相合成法

GGTase-1抑制剂

自动形成靶向化合物库设计

VLA-4拮抗剂

多样性导向合成

多组分缩合

教材或主要参考书目：

[1]21世纪化学丛书，组合化学，吉民编著，化学与应用化学出版中心，2004。

（大纲起草人：

张维萍大纲审定人：

张逢星）