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实验目的
石墨烯是未来能源、信息及医疗等行业应用中的一颗璀璨明珠,能掌握水浴法制备氧化石墨烯纳米银复合材料备受企业青睐。但实验中需要使用复杂的Hummer法和大型仪器。特别是在实验中有很多步骤是需要添加强酸类和强氧化性类物质,具有很强的腐蚀性,同时还会释放出大量的热量,实验存在很大的危险性。同时材料结构表征会涉及精密贵重仪器,实体教学难以普及。因此开发“氧化石墨烯纳米银复合材料的制备与表征”虚拟仿真实验平台是十分必要的。
该项目通过将虚拟实验和真实实验场景有机结合,逼真再现了石墨烯纳米银复合材料制备和结构表征的过程,三维沉浸式仿真实验场景极大的激发了学生地学习兴趣,提升了教学效果。本实验的具体教学目的是:
(1)了解石墨烯的合成方法及原理,掌握利用复杂的改良Hummer法制备石墨烯的方法和水浴法合成复合材料的基本操作,提高线下合成复合材料的成功率;
(2)熟悉表征石墨烯及其复合材料的结构和形貌的基本方法,掌握相关测试仪器的原理及操作方法。
(3)培养学生的动手能力,提高学生的实践素养和解决问题的能力。
(4)通过虚拟仿真实验规避浓硫酸、高锰酸钾、双氧水等强腐蚀性试剂的高危险性和高腐蚀性,提高实验安全性。
(5)通过虚拟仿真实验的表征环节,预先熟悉大型仪器如X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)的操作,缓解线下仪器数量限制,提高学生操作仪器的效率,降低实验成本。