《環(huán)境友好材料》課程教學大綱

《環(huán)境友好材料》課程教學大綱課程名稱環(huán)境友好材料英文名稱Environment-friendlyMaterials課程編碼180520028課程類型專業(yè)選修課程課程級別專業(yè)課程學分數(shù)2先修課程無機化學，有機化學學時數(shù)32其中實驗學時

其中實踐學時

適用范圍化學工程與工藝專業(yè)（4年制）制定單位化學化工學院

一、教學大綱說明（一）課程的性質、地位、作用和任務《環(huán)境友好材料》是化學工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)選修課。本課程教學采用現(xiàn)有教材和國內外最新研究進展相結合，適合化學工程、材料化工模塊的高年級學生選修。通過本課程的學習與討論，學生可以掌握幾種特殊環(huán)境友好材料的基本原理、設計方法和應用技術；能夠在從事材料研究和開發(fā)中考慮材料在生產、制造和廢棄過程中對環(huán)境的影響因素；了解環(huán)境友好的可再生天然材料、環(huán)境友好高分子合成材料、環(huán)境友好能源材料、環(huán)境友好農用材料、環(huán)境友好建筑材料的現(xiàn)狀與若干前沿問題；理解環(huán)境友好材料的評價方法。通過理論知識的學習結合課程作業(yè)與討論，培養(yǎng)學生清潔生產與綠色化學的意識、材料與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的觀點以及工程設計和研究能力，為學生進行環(huán)境友好功能材料的設計開發(fā)、科學研究及技術應用打下堅實的基礎。（二）課程教學目標及其與本專業(yè)畢業(yè)要求的對應關系序號課程教學目標畢業(yè)要求1能應用本課程中所學的幾種環(huán)境友好材料的基本原理和結構特征，配合綜合創(chuàng)新實驗、課程設計和畢業(yè)設計等實踐教學環(huán)節(jié)，分析環(huán)境友好材料的發(fā)展趨勢，提出有特色的環(huán)境友好材料的設計與開發(fā)方案。畢業(yè)要求1．具有從事化學工程專業(yè)工作所需的相關數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識，并能運用這些知識解決化工過程中涉及的復雜工程問題。

2能夠將無機化學、有機化學、化工工藝等方面的知識運用到環(huán)境友好高分子合成材料、環(huán)境友好能源材料的分析與化工制備過程中，掌握設計原理，評價方法和應用技術。畢業(yè)要求1．具有從事化學工程專業(yè)工作所需的相關數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識，并能運用這些知識解決化工過程中涉及的復雜工程問題。3通過討論與課程報告，結合國際上本領域最新發(fā)展動態(tài)，促進學生對環(huán)境友好材料的社會宣傳與公眾交流，培養(yǎng)清潔生產與綠色化學的意識、材料與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的觀點以及工程設計和研究能力。畢業(yè)要求10．能夠就化工過程的工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，并具備一定的國際視野。畢業(yè)要求12．具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發(fā)展的能力。（三）課程教學方法與手段本課程以課堂多媒體講授為主，課程內容包含一定討論與學生報告，課外作業(yè)。在開設本課程的同一學期課可開設相關的綜合創(chuàng)新實驗，結合后續(xù)畢業(yè)實習、畢業(yè)論文/設計，讓學生能夠將專業(yè)知識應用于解決環(huán)境友好的材料設計、化工過程中涉及的環(huán)境與材料協(xié)同發(fā)展的復雜工程問題。（四）課程與其它課程的聯(lián)系本課程是化學工程與工藝專業(yè)的專業(yè)選修課。課程學習過程中涉及到《無機化學》、《有機化學》、《化工工藝學》等基礎課和專業(yè)基礎課的內容。同時該課程也是后續(xù)課程實踐與畢業(yè)設計的基礎，例如綜合創(chuàng)新實驗、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計/論文等。（五）教材與教學參考書教材：福建師范大學環(huán)境材料開發(fā)研究所，編著，《環(huán)境友好材料》,科學出版社，2010。教學參考書：1．祝方,

《環(huán)境友好材料及其應用》,

化學工業(yè)出版社,2009。2．吳其勝主編，《新能源材料（第二版）》（高等院校應用型本科規(guī)劃教材），華東理工大學出版社，2017。

二、課程的教學內容、重點和難點第一章材料與環(huán)境協(xié)調發(fā)展概述教學要求：1.

了解環(huán)境友好材料的概念、特征、作用；2.

理解材料對環(huán)境的雙重效應；3.

掌握材料與環(huán)境的協(xié)同發(fā)展的關系。教學內容：1.

環(huán)境友好材料的概念；2.

環(huán)境友好材料的特征；3.

環(huán)境友好材料的地位和作用；4.

材料與環(huán)境協(xié)調發(fā)展教學重點：環(huán)境友好材料的定義與特征。難點：材料與環(huán)境、材料與能源協(xié)同發(fā)展。

第二章清潔生產與綠色化學教學要求：1.了解清潔生產、綠色化學的定義與國際認證體系；2.

理解綠色化學的12條原則及其對環(huán)境友好材料發(fā)展的指導作用；3.

掌握清潔生產評價的一般原則。教學內容：第一節(jié)清潔生產與綠色化學的定義與國際認證體系第二節(jié)綠色化學的原則及其對環(huán)境友好材料發(fā)展的作用重點介紹綠色化學的12條原則，介紹最新有影響的國內外進展，由此帶來的環(huán)境友好材料發(fā)展的要求與趨勢。第三節(jié)清潔生產評價與審核的一般方法教學重點：重點理解綠色化學的12條原則及其對環(huán)境友好材料發(fā)展的指導作用。難點：清潔生產審核的方法，國際認證體系。

第三章環(huán)境友好的可再生天然材料教學要求：1．了解能再生的天然材料的自然特性與應用領域；2．理解纖維素、甲殼素與殼聚糖的結構特點；3．掌握淀粉及變性淀粉的性質。教學內容：第一節(jié)木材與竹材材料的結構與成分，木材與竹材的環(huán)境特性，改性與主要應用第二節(jié)纖維素纖維素的結構與性質，改性及其在環(huán)境材料中的主要應用第三節(jié)甲殼素與殼聚糖甲殼素與殼聚糖結構特點與性質，功能化改性及其在環(huán)境材料中的主要應用第四節(jié)淀粉及其改性材料淀粉的結構特點與性質，變性淀粉在環(huán)境材料中的主要應用第五節(jié)天然高分子材料以漆樹汁為原料經加工而成的涂料（天然漆）、杜仲膠（天然膠）的特性與應用、介紹目前比較關注的天然高分子海藻酸鈉材料的發(fā)展教學重點：幾種天然材料的結構特點與應用領域；難點：纖維素改性、淀粉變性的原理及其制備方法。

第四章環(huán)境友好的高分子合成材料教學要求：1．了解高分子材料的發(fā)展與環(huán)境友好高分子合成材料的應用現(xiàn)狀；2．掌握可降解高分子合成材料、水性高分子合成材料的結構特點；3.

理解可降解高分子合成材料、水性高分子合成材料的作用機制。4.

理解光固化高分子合成材料的工作原理與材料設計方法。教學內容：第一節(jié)高分子合成材料的發(fā)展高分子合成材料的發(fā)展歷史，材料類型與應用領域，未來發(fā)展的趨勢第二節(jié)環(huán)境友好高分子合成材料的分類第三節(jié)可降解的高分子合成材料合成可降解高分子材料的共同特點是材料主鏈中都包含有容易被微生物分解的鏈段，合成方法-生物發(fā)酵法和化學合成法介紹；重點CO2為原料制備脂肪族聚碳酸酯材料、聚乳酸材料的結構特征，生產方法，應用進展。第四節(jié)水性高分子合成材料簡述環(huán)境友好的水性高分子材料，包括膠黏劑，功能涂料，油墨的等的最新進展，重點介紹功能性乳膠粉粒子、可再分散聚合物乳膠粉、有機納米復合粒子、有機無機納米復合粒子以及水性丙烯酸乳液的合成技術與應用。第五節(jié)光固化高分子合成材料通過光引發(fā)化學反應，實現(xiàn)三維交聯(lián)的光固化高分子材料在涂料方面得到廣泛應用，是一種真正無惰性溶劑環(huán)境友好的涂料；速度快，可以進行快速的連續(xù)化涂飾，大大提高了生產效率；能量利用率高，不需要烘烤，節(jié)省大量能量，節(jié)省空間和設備投資；可以用于對熱敏感材料。介紹這些材料的工作原理、材料結構設計與應用。教學重點：可降解高分子合成材料，水性高分子合成材料的結構特點與應用領域；難點：光固化高分子合成材料的工作原理與材料設計合成方法。

第五章環(huán)境友好能源材料教學要求：1.

了解能源材料的類型、作用及基本制備方法；2.

掌握幾種特色能源材料的特點和基本功能；3.

理解環(huán)境友好電池材料對未來電動車發(fā)展的影響；4.

理解光電池材料的工作原理以及未來發(fā)展的走向。教學內容：第一節(jié)能源友好材料導論與我國新能源材料產業(yè)簡介第二節(jié)儲氫材料與氫能儲氫合金為代表的儲氫材料、高效吸附材料、MOFs材料第三節(jié)電池材料與電動車鎳氫電池材料、鋰離子電池為代表的二次電池材料、超級電容器材料、質子交換膜電池為代表的燃料電池材料、電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與材料對未來電動車發(fā)展的作用。第四節(jié)光電材料與光伏材料產業(yè)環(huán)境友好的光催化材料，重點介紹納米二氧化鈦及其復合物光催化材料的制備、光催化空氣治理與水治理技術；先進的太陽能分解水制氫光電材料；硅半導體為代表的太陽能電池材料以及最新的鈣鈦礦結構的光電材料、國內光伏材料產業(yè)發(fā)展。教學重點：幾種特色能源材料（儲氫材料、電池材料、光電材料）的特點和基本功能與應用難點：電池材料與光電材料的工作原理與最新環(huán)境友好能源材料的制備技術。

第六章環(huán)境友好農用材料教學要求：1.了解農用材料的現(xiàn)狀與發(fā)展要求；2.

掌握農用高吸水樹脂材料、可降解農用塑料材料的結構特征與應用性質；3.

理解材料結構與性能的相互關系。教學內容：第一節(jié)農用材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢第二節(jié)環(huán)境友好（生態(tài)）土壤改性材料復合緩釋材料、農用高吸水樹脂、生態(tài)肥料等第三節(jié)環(huán)境友好（生態(tài)）農藥生物農藥、綠色農藥的類型與發(fā)展，我國的技術進展第四節(jié)環(huán)境友好（可降解）農用塑料材料農用塑料地膜-生物降解地膜、光降解地膜、光/生物雙降解地膜以及植物纖維地膜等材料的結構特點，發(fā)展趨勢。教學重點：農用材料的現(xiàn)狀與發(fā)展要求；農用高吸水樹脂材料、可降解農用塑料材料的結構特征，與應用性質；難點：農用高吸水樹脂材料與可降解農用塑料材料的結構與性能的相互關系。

第七章環(huán)境友好建筑材料教學要求：1.

了解環(huán)境與建筑材料的相互關系；2.

掌握環(huán)境友好建筑材料的特點；3.

理解建筑材料生命周期的影響評價模型。教學內容：第一節(jié)環(huán)境與建筑材料的相互關系第二節(jié)環(huán)境友好（綠色）建筑材料概念與類型環(huán)境友好（綠色）建筑材料又稱生態(tài)建材、環(huán)保建材和健康建材，它是指采用清潔生產技術、少用天然資源和能源，大量使用工業(yè)或城市固態(tài)廢棄物生產出的無毒、無污染、無放射性、有利于環(huán)境保護和人體健康的建筑材料。第三節(jié)幾種環(huán)境友好建筑材料的介紹生態(tài)混凝土、粉煤灰制造混凝土骨料、生態(tài)玻璃建筑材料以及建筑材料生命周期的影響評價模型。教學重點：環(huán)境與建筑材料的相互關系；環(huán)境友好建筑材料的特點以及環(huán)境友好建筑材料的介紹。難點：建筑材料生命周期的影響評價模型。

三、學時分配教學內容其中：各教學環(huán)節(jié)學時分配

章節(jié)主要內容學時分配講授實驗討論習題實踐在線學習其它支撐課程教學目標第一章材料與環(huán)境協(xié)調發(fā)展概述概論44

1、3第二章清潔生產與綠色化學43

1

1、3第三章環(huán)境友好的可再生天然材料44

1、2、3第四章環(huán)境友好高分子