《新型碳材料》課程教學(xué)大綱

1、新型碳材料教學(xué)大綱課程編號(hào) 100096301課程名稱 新型碳材料高等教育層次：本科 課程在培養(yǎng)方案中的地位：課程性質(zhì)：選修對應(yīng)于新能源材料與器件專業(yè)；屬于：BZ專業(yè)課程基本模塊開課學(xué)年及學(xué)期：非強(qiáng)制，建議大學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期。先修課程 a必須先修且考試通過的課程：無機(jī)化學(xué)，大學(xué)英語課程總學(xué)時(shí)：32，學(xué)分:2.0 課程教學(xué)形式：2雙語課； 課程教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)效果評價(jià)課程教學(xué)目標(biāo)（給出知識(shí)能力素養(yǎng)各方面的的具體教學(xué)結(jié)果）教學(xué)效果評價(jià)不及格及格，中良優(yōu)1.知悉和理解各種新型碳材料（包括碳納米管、石墨烯、多孔碳、碳纖維等）的概念、含義和分類方法無法理解和表達(dá)各種碳材料的基本概念、含義和分類方法。對各種

2、碳材料的基本概念、含義和分類方法主要內(nèi)容能基本掌握和理解，但不完整。對各種碳材料的基本概念、含義和分類方法主要內(nèi)容能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點(diǎn)。對各種碳材料的基本概念、含義和分類方法主要內(nèi)容能完整系統(tǒng)地理解。2.能夠比較詳細(xì)地掌握和理解各種新型碳材料（包括碳納米管、石墨烯、多孔碳、碳纖維等）的制備原理和方法、反應(yīng)機(jī)理無法理解和表達(dá)各種碳材料的制備原理和方法、反應(yīng)機(jī)理對各種碳材料的制備原理和方法、反應(yīng)機(jī)理能基本掌握、理解和復(fù)述，但記憶不完整。對各種碳材料的制備原理和方法、反應(yīng)機(jī)理能完整理解和復(fù)述，但不系統(tǒng)，存在斷點(diǎn)。對各種碳材料的制備原理和方法、反應(yīng)機(jī)理能完整系統(tǒng)地理解，并準(zhǔn)確記憶。3掌握各種

3、新型碳材料（包括碳納米管、石墨烯、多孔碳、碳纖維等）的微觀結(jié)構(gòu)特征及其對碳材料性能的影響，了解并知悉其在新能源材料領(lǐng)域和環(huán)境領(lǐng)域中的重要應(yīng)用無法掌握各種碳材料的微觀結(jié)構(gòu)特征，不理解結(jié)構(gòu)對碳材料性能的影響，不熟悉其在新能源材料領(lǐng)域和環(huán)境領(lǐng)域中的重要應(yīng)用基本能掌握各種碳材料的微觀結(jié)構(gòu)特征，基本理解結(jié)構(gòu)對碳材料性能的影響，對其在新能源材料領(lǐng)域和環(huán)境領(lǐng)域中的重要應(yīng)用有所了解能比較全面掌握各種碳材料的微觀結(jié)構(gòu)特征，理解結(jié)構(gòu)對碳材料性能的影響，比較熟悉其在新能源材料領(lǐng)域和環(huán)境領(lǐng)域中的重要應(yīng)用，但知識(shí)結(jié)構(gòu)不夠系統(tǒng)。能比較全面掌握各種碳材料的微觀結(jié)構(gòu)特征，深入理解結(jié)構(gòu)對碳材料性能的影響，熟悉其在新能源材料領(lǐng)域

4、和環(huán)境領(lǐng)域中的重要應(yīng)用4. 通過課堂教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)，能夠駕馭碳材料領(lǐng)域?qū)I(yè)英語，具備英文文獻(xiàn)檢索能力，具備在碳材料領(lǐng)域用英語熟練閱讀和交流表達(dá)的能力。不具備英文文獻(xiàn)檢索能力，不具備在碳材料領(lǐng)域用英語熟練閱讀和交流表達(dá)的能力?；揪邆溆⑽奈墨I(xiàn)檢索能力，能夠在碳材料領(lǐng)域用英語閱讀，但不熟練，交流表達(dá)能力一般。具備英文文獻(xiàn)檢索能力，在碳材料領(lǐng)域能夠用英語熟練閱讀，具備英語交流表達(dá)的能力，但不流暢。完全具備英文文獻(xiàn)檢索能力，在碳材料領(lǐng)域能夠用英語熟練閱讀，具有熟練地交流表達(dá)能力。教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配、與進(jìn)度安排教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配所支撐的課程教學(xué)目標(biāo)第1章 碳材料基礎(chǔ)1.1 碳的存在形式及生成1.2 碳

5、的結(jié)構(gòu)1.3 碳的性質(zhì)4學(xué)時(shí)1, 2, 3, 4第2章 高性能碳（石墨）纖維2.1 發(fā)展概況2.2 碳纖維的名稱和分類2.3 制備方法2.4 碳纖維的表面處理3學(xué)時(shí)1, 2, 3, 4第3章 碳納米管3.1 碳納米管分類及制備3.2 碳納米管應(yīng)用3學(xué)時(shí)1, 2, 3, 4第4章 富勒烯4.1 發(fā)展歷程4.2 C制備和分離4.3 結(jié)構(gòu)和性能4.4 應(yīng)用3學(xué)時(shí)1, 2, 3, 4第5章 中間相碳微球5.1 概述5.2 中間相碳微球的制備5.3 中間相碳微球形成機(jī)理及其結(jié)構(gòu)與性能5.4 中間相碳微球的應(yīng)用3學(xué)時(shí)1, 2, 3, 4第6章 生物碳6.1 發(fā)展歷程6.2 制備工藝6.3 研究現(xiàn)狀與應(yīng)用4

6、學(xué)時(shí)1, 2, 3, 4第7章 石墨烯7.1 制備方法概述7.2 總結(jié)概括4學(xué)時(shí)1, 2, 3, 4第8章 高壓碳化8.1 高壓碳化：產(chǎn)量和碳顆粒表觀結(jié)構(gòu)8.2 水熱法碳化3學(xué)時(shí)1, 2, 3, 4第9章 碳材料在超級(jí)電容器和二次電池中的應(yīng)用9.1 碳材料在超級(jí)電容器中的應(yīng)用9.2 電池正極碳材料9.3 電池負(fù)極碳材料5學(xué)時(shí)1, 2, 3, 4考核與成績評定：平時(shí)成績、期末考試在總成績中的比例，平時(shí)成績的記錄方法。考核方式：閉卷筆試平時(shí)成績占總成績30%，其中包括平時(shí)作業(yè)、論文撰寫、課堂提問與出勤。期末考試占總成績70%。教材，參考書:選用教材：1. Michio Inagaki. Advan

7、ced Materials Science and Engineering of Carbon M. Tsinghua University Press. Elsevier Inc, 2014.2. 新型碳材料M.化學(xué)工業(yè)出版社, 2003.參考書：1. Anke Krueger. Carbon Materials and Nanotechnology M. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010.2. Ashutosh Tiwari. Advanced Carbon Materials and Technology M. Scrivener Publis

8、hing, 2014.大綱說明：本課程是新能源材料與器件專業(yè)的雙語專業(yè)選修課。新型碳材料被譽(yù)為第四類工業(yè)材料，是當(dāng)前材料科學(xué)中最有生命力的材料之一，因其獨(dú)特的性能和廣泛的實(shí)用性，備受關(guān)注。該課程主要包括傳統(tǒng)和新型碳材料的種類、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，以及新型碳材料的制備方法與用途。本課程的目的是通過碳材料基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生比較詳細(xì)地掌握各種新型碳材料（包括碳納米管、石墨烯、多孔碳、碳纖維等）的制備原理和方法、反應(yīng)機(jī)理、微觀結(jié)構(gòu)特征和性能及其在新能源材料領(lǐng)域和環(huán)境領(lǐng)域中的重要應(yīng)用，有助于我國新型碳材料的研究和開發(fā)。本大綱是根據(jù)新能源材料與器件專業(yè)課程教學(xué)基本要求、結(jié)合能源材料學(xué)科的發(fā)展趨勢，并考慮我校教

9、學(xué)改革要求而制定的。在保證基本教學(xué)要求的前提下，教師可以根據(jù)實(shí)際情況，對內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和刪節(jié)。 編寫教師簽名： 責(zé)任教授簽名： 開課學(xué)院教學(xué)副院長簽名： Advanced Carbon Materials Course code: 100096301Course name: Advanced Carbon MaterialsLecture Hours: 32Credits: 2Term(If necessary):Prerequisite(s): Inorganic Chemistry; College EnglishCourse Description:This course is a

10、bilingual elective course for junior students major in new energy materials and devices. The expansion of carbon materials is multidisciplinary and is related to physics, chemistry, biology, applied sciences and engineering. The research on carbon materials has mostly focused on aspects of fundament

11、al physics as they unique electrical, thermal and mechanical properties applicable for the range of applications. This course mainly covers synthesis, characterization and functionalization of traditional and new carbon materials and their applications in electrochemical capacitors and rechargeable

12、batteries.Course Outcomes:After completing this course, a student should be able to:Understand the definition of various cutting-edge carbon materials, including graphene, carbon nanotubes, carbon fibers, carbon particles, etc.Understand and remember preparation technologies of various cutting-edge

13、carbon materials.Dig details of carbon materials structures, characterizations and related applications in electrochemical capacitors and rechargeable batteries and environmental field.Read and communicate using professional English in carbon materials field.Course Content:Lectures and Lecture Hours

14、: Chapter 1 Introduction (4 hrs)1.1 Classification and specification of carbon materials1.2 Nanotexture of carbon materials1.3 Characteristics of carbon materialsChapter 2 Carbon Nanofibers (3 hrs)2.1 History and discovery2.2 Classification and specification (3 hrs)2.3 Synthesis methods2.4 Surface m

15、odificationChapter 3 Carbon Nanotubes (3 hrs)3.1 Synthesis of carbon nanotubes3.2 Formation of carbon nanotubesChapter 4 Fullerenes- Cages Made from Carbon (3 hrs)4.1 History and the discovery of new carbon allotropes4.2 Synthesis and separation4.3 Structure and characteristics4.4 Applications Chapt

16、er 5 Mesocarbon Microbeads (3 hrs)5.1 Introduction5.2 Preparation of mesocarbon microbeads5.3 Formation mechanisms and structure characteristics5.4 Application of mesocarbon microbeadsChapter 6 Biochar (4 hrs)6.1 History and development6.2 Preparation processes6.3 ApplicationChapter 7 Graphene: Synt

17、hesis and Preparation (4 hrs)7.1 Synthesis methods7.2 Concluding remarksChapter 8 Carbonization Under Pressure (3 hrs)8.1 Carbonization under build-up pressure: carbonization yield and particle morphology8.2 Carbonization under hydrothermal conditionsChapter 9 Carbon Materials for Electrochemical Ca

18、pacitors and Rechargeable Batteries (5 hrs)9.1 Carbon materials for electrochemical capacitors9.2 Anode materials9.3 Cathode materialsGrading: 1. Course participation and homework assignments: 30%2. Final exam: 70%Text & Reference Book: Required Texts:1. Michio Inagaki. Advanced Materials Science and Engineering o