基于多羧酸配体的金属-有机框架材料的合成与性能研究开题报告

第一篇：基于多羧酸配体的金属-有机框架材料的合成与性能研究开题报告

基于多羧酸配体的金属-有机框架材料的合成与

性能研究开题报告

指导老师：吴传德

化学系 0801班 姓名 乐月琴 学号 3080103522 选题的背景和意义

1.1 选题背景和国内外研究现状

金属-有机框架(Metal-Organic Framework，MOF)是指有机配体与金属离子通过自组装形成的具有周期性网络结构的金属-有机框架材料[1]。它集合了有机聚合物和配位化合物两者的特点，既不同于一般的有机聚合物，也不同于硅氧类的无机聚合物，而是结合了有机配体和无机金属离子两者的特点，可以通过选择适宜的配体和金属离子或金属簇，控制影响自组装的各种微妙因素，合成出具有新奇拓扑结构的金属一有机超分子，如一维链、梯子、方块、砖墙、蜂窝等，为开发新型功能材料提供了丰富的研究素材，近十年来得到了学术界的广泛重视[2-5]。金属-有机框架材料具有性质独特、结构多样化、不寻常的光电磁效应、众多的可供使用的金属离子等特点，在非线性光学、磁性、超导、催化、吸附、分离、主客体化学及生物制药等诸多方面显示了潜在的应用前景[6-7]。如在气体储存方面，由于MOFs材料大部分具有孔隙结构和特殊的构造,在气体的存储方面有潜在的应用。Yaghi等[8]对有MOF-5 骨架结构的16 种MOFs 进行了甲烷吸附性能的研究,这些骨架的孔是均匀、周期性排列的,孔隙率达到91.1 %。在36 个大气压、室温下,对甲烷的吸附量可以达到240cm3(STP)·g-1。2005年Yaghi研究小组[9]的综述中对当时文献中所报道的金属有机骨架材料储氢性能进行了简要的汇总；其中MOF-505在77K(1 atm)条件下表现了相对比较好的储氢能力，每克样品吸附24.8 mg 氢气。在吸附和分离方面，由于多孔材料特有的骨架结构和表面性质,使得其对不同的气体的吸附作用不一样,从而可以对某些混合气体体系进行分离。Kim 等[10]合成了甲酸锰化合物,其表面积不是很大,约为240m2/g ,但是这种金属有机骨架对氮气、氢气、氩气、二氧化碳、甲烷等具有选择性的吸附。这种材料就可以作为一种选择性分子筛,可能会有很重要的工业应用,如从天然气中脱除二氧化碳,从含有氮气、一氧化碳或甲烷的混合气中回收氢气。在充当反应器方面，MOFs的多孔性以及孔径可调性，除了能用作储存以及筛分等之外，MOFs的孔道中能够进行化学反应生成己知或未知的产物。随着主体MOFs的选定，孔道将会作为合成的纳米模板，由于孔道的大小是一定的，故能获得单分散的纳米粒子，纳米粒子的大小可由主体材料的孔径调节。Ferey[11]以MIL-101作为主体材料，将制备的MIL-101浸入含有Zn盐的溶液中，制备出含有Zn2+的MIL-101，小心洗涤后在300 K的条件下与H2S作用，制备出孔道有半导体ZnS纳米粒子的复合物。通过高分辨力电镜和化学组成分析证明半导体粒子存在于孔道中，而不在主体材料MIL-101的表面。

金属-有机框架材料的研究是由配位化学发展而来的，在此后的发展中，对MOFs的研究很好的结合了有机化学、结构化学、超分子化学等学科。

1990年Robson[12]将无机网络结构中的研究成果拓展到有机和金属-有机聚合物领域中，首次提出以下设想：以一些简单矿物的结构为网络原型，用几何上匹配的分子模块代替网络结构中的节点，用分子链接代替其原型网络中的单个化学键，以此来构筑具有矿物拓扑的配位聚合物。而且成功的合成了由4,4',4'',4'''-四氰基苯甲烷与正一价铜离子构筑的具有金刚石拓扑的三维配位聚合物。1994年Fujita[13]用Cd与4，4'-联吡啶合成了具有二维方格网络结构的聚合物，它具有很好的催化活性，能加速氰基甲烷基化反应。1995年，美国化学家Moore[14]在Nature上报道了Ag与2，4，6-三(对氰基苯基乙炔基)苯形成的具有蜂窝状骨架结构的三维聚合物，该聚合物具有生物活性，能够促进细胞增大。同年Fujita[15]在Nature上提出了选择适当的刚性有机配体与金属离子构筑微孔材料，也就是金属-有机框架结构(Metal-Organic Framework，MOF)材料，这类材料可以吸附客体分子，在脱出客体分子后骨架仍然保持稳定，并合成了由均苯三甲酸与Co构成的化合物在随后的时间里，Yaghi等合成了非常具有代表性的MOF系列配位聚合物，其孔径和比表面积超过传统的分子筛，成为了配位聚合物发展史上的一个里程碑[12]。

在此后的十几年岁月，MOFs的研究逐渐变得热门，更多性能多样优良，比面积极大的MOFs被研究出来。1999年Yashi研究小组合成的MOF-5 Langmuir比表面积高达2900m2/g[16]。

2005年Ferey研究小组合成的MIL-100和MIL-101都包含多级孔道和很大的比表面积[17-20]。这些化合物无疑展现了金属-有机框架材料诱人的前景，如气体的吸附、催化、药物载体等。1.2 选题的意义

具有空d和空f轨道的d、ds和4f区过渡金属与配体易形成配位键；芳香羧酸刚性平面骨架上的羧基具有特定角度且配位点多，能以多样的配位模式在特定的方向上连接金属离子，还可做为氢键受体和给体。通过各配体相互调整组合，可进一步调节MOF的空间构型得到多种拓扑结构，并利用配体共轭芳环对电子的传递作用，将令人感兴趣的光催化、荧光等特性引入到MOF的骨架中，从而合成一系列具有特定结构和功能的MOF材料。

在MOFs的合成中，分子间作用力极为难以预测，所以造成了合成过程与结果在一定程度上的不可预测。因此,努力辨识和修正合成条件,使金属和配体之间能按意想的方式作用并结合就显得极为重要了。金属离子和配体的浓度、溶剂的极性、pH 值和温度的微小的变化都可能导致晶体质量和产率的变化,或产生全新的骨架结构。但是,只要确定了合适的条件,合成就会获得非常高的产率,能耗也比较低,还有合理的时间范围,溶剂也可循环使用。a、金属离子与配体的摩尔比：金属离子与配体的比例也很大程度上影响着骨架的性能。一般地,金属离子与配体的摩尔比在1∶10到10∶1之间。当金属的比例超过配位的化学计量比时,配体能充分地以多齿型配位,而且金属会有不饱和位存在,对于骨架性能的研究尤其是催化作用是非常有利的;反之,配体就可能会全部或部分以单齿型配位,形成的骨架可能没有前者稳定,而且没有或仅有很少量的金属不饱和位。b、模板试剂和溶剂：在骨架的合成中,模板试剂的选择是非常重要的。使用不同的模板试剂可能会产生完全不同结构的骨架。模板试剂的量并不是非常关键,能相应较大量地使用,不会影响反应和微孔材料的制备。混合溶剂经常用于调节体系的极性和溶剂2配体交换动力学,影响晶体生长速率。溶剂分子与骨架发生弱的相互作用,是稳定骨架的一种有效的方法。如果希望晶体有高的产率,通过增加溶剂浓度和搅拌可降低反应时间。去质子化溶剂的选择也是非常重要的,可能会使酸性配体完全或部分地去质子化,从而使得配体与金属离子的配位方式不同,生成不同的骨架结构。c、温度和pH值：在高温的水热条件和在室温的温和条件下,羧基的配位能力不同, 从而生成的骨架结构就不同。在高温条件下羧基是以多齿型配位的,易形成多维结构;而在室温条件下是以单齿型配位的,易形成一维结构。同时,反应溶液的pH 值不同,生成的骨架结构也不同。随着反应的pH 值增大,金属离子桥接氧或羟基的数量就增加,从而使骨架单元增大。

所以通过调整温度、金属离子和配体摩尔比、溶剂等来调节晶体的结构，尝试找出特定配体和中心离子合成MOFs的最佳条件，并通过XRD、热重分子等解析结构，研究性能，并尝试解释原因。研究的基本内容

2.1 研究的基本内容 2.1.1 培养晶体

寻找合适的多羧酸配体和中心离子，培养出数种结构较好的MOFs； 2.1.2 合成研究

通过调整温度、金属离子和配体摩尔比、溶剂等来调节晶体的结构，尝试找出特定配体和中心离子合成MOFs的最佳条件； 2.1.3 性能研究

通过XRD、热重分析仪等仪器来解析上述晶体的结构，并研究其基本性能。2.1.4 研究的重点和难点

研究的重点在于找到合适的多羧酸配体和中心离子来培养MOFs。研究的方法

采用传统的扩散法来培养MOFs。在扩散法中,将金属盐、有机配体和溶剂按一定的比例混合成溶液,放入一个小玻璃瓶中,将此小瓶置于一个加入去质子化溶剂的大瓶中,封住大瓶的瓶口,然后静置一段时间即可有晶体生成。进度计划和预期目标

4.1进度计划 2011年12月，选题和确认导师；

2012年1月至3月9日，文献阅读，并且完成文献综述和开题报告； 2012年3月10日至4月10日，晶体的培养和筛选，并且研究合成条件（温度、金属离子与配体摩尔比）对MOFs结构的影响；

2012年4月11日至5月17日，晶体性能研究； 2012年5月17日至25日，毕业论文撰写和答辩。4.2 预期目标

培养出数种结构较好的多羧酸配体的金属-有机框架材料，并且进行结构解析和性能研究。

参考文献

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第二篇：聚羧酸高效减水剂的低温合成技术及性能研究

聚羧酸高效减水剂的低温合成技术及性能研究

---青岛鼎昌新材料 引言近年来，混凝土外加剂的生产已经朝着高性能、无污染方向发展。以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂大量应用于大型建设工程。该类减水剂的主要优点是掺量低、减水率高、高分散性、高保坍性、引言

近年来，混凝土外加剂的生产已经朝着高性能、无污染方向发展。以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂大量应用于大型建设工程。该类减水剂的主要优点是掺量低、减水率高、高分散性、高保坍性、引气量小、不泌水等，是配制高强度、高耐久性、大流态等高性能混凝土的首选减水剂，并被国内外公认为环保型高性能减水剂，对此类减水剂的合成研究是当前混凝土外加剂研究领域的最热门课题之一。

目前，聚羧酸合成技术已经比较成熟、稳定，但仍存在着合成温度比较高(60 ～80 ℃)，整个反应时间比较长(5 ～7 h)，生产效率低的问题对于在低温条件下、高效合成减水剂的工艺罕见报道，因此开发出一种合成温度低、反应时间短的合成方法显得尤为重要。本研究从降低聚合反应的温度(20 ～25 ℃)入手，以异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、复合引发剂 E 等为原料，在较短反应时间内(2 h)，通过自由基共聚合反应合成聚羧酸高效减水剂，实现一种聚羧酸减水剂的低温合成技术。试验

2． 1 主要原料和设备

异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)，工业品;甲基丙烯磺酸钠(SAMS)，化学纯;丙烯酸(AA)，工业品;去离子水，工业品;氢氧化钠，分析纯;引发剂 E。

DF-101S 集热式磁力搅拌(河南智诚仪器有限公司);DW-1 型电动搅拌器(江苏省金坛市医疗仪器厂);分析天平(上海精密仪器有限公司);NJ-160A 水泥净浆搅拌机(无锡市建鼎建工仪器厂);蠕动泵(保定创锐泵业有限公司)。2． 2 聚羧酸减水剂的制备

一定量的 TPEG2400 单体和 SAMS 置入四口烧瓶中，加入适量的去离子水，开启蠕动泵，于2 h 内匀速滴加引发溶剂 E 及 AA 水溶液，反应过程中温度保持在 20 ～25 ℃，滴加完成后，用 w(NaOH)=40% 的水溶液调节体系 pH 值至中性，即得聚羧酸产品。2． 3 产品性能测试

水泥净浆流动度与 1 h 经时流动度的测量，按照 GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》，水灰比 0． 29，减水剂掺量 0． 18%，分别测定水泥净浆流动度和水泥砂浆减水率。结果与讨论

3． 1 酸醚比对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定甲基丙烯磺酸钠(SAMS)的配比，引发剂 E 用量为 0． 18%((相对于所有单体总摩尔量的百分比，下同)，保持其他操作条件的相同情况下，考查不同酸醚比 n(AA)∶ n(TPEG2400)对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 1。

由图 1 可知，随着 n(AA)∶ n(TPEG2400)的增大，净浆流动度逐渐增大。当 n(AA)∶ n(TPEG2400)= 4时水泥净浆流动度达到280 mm，1 h 后保持在270 mm。主要是由于减水剂吸附到水泥颗粒表面，TPEG 中的PEO 侧链在水泥颗粒间产生良好的空间阻碍作用，使水泥颗粒不能彼此靠近，有效阻碍水泥的絮凝，且-COOH 与 PEO 侧链的比例适当，主链上带电荷基团的静电斥力和侧链上的空间位阻效应的协同作用充分发挥，分子结构合理，各官能团协调作用，使减水剂的分散性及分散保持性最好。当 n(AA)∶ n(TPEG2400)﹥4 时水泥净浆流动度开始明显下降，可能是因为丙烯酸浓度增大，丙烯酸的自聚倾向增强，很容易形成均聚物，导致水泥的分散性能及分散保持性能下降。

3． 2 SAMS 用量对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为 4∶ 1，引发剂 E 用量为 0． 18%，保持其他操作条件的不变情况下，考查不同甲基丙烯磺酸钠对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 2。

由图 2 可知，随着 SAMS 用量的增加，水泥的净浆流动度先增大后减小。当 SAMS 用量0． 3 mol 时，减水剂的初始净浆流动度达到 280 mm，1 h 后保持在 270 mm。这是因为 SAMS 具有亲水基团-SO 3 H，具有较好的减水性和缓凝效果，随着 SAMS 用量的增加，聚合产物的分散性显著提高，但其用量过大时，SAMS 具有一定的链转移作用，会影响减水剂相对分子质量的大小，易生成不易溶于水的聚合物。

3． 3 引发剂 E 对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为4∶ 1，SAMS 0． 3 mol，保持其他操作条件的不变情况下，考查不同引发剂 E 用量(相对于所有单体总摩尔量的百分比)对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 3。

由图 3 可知，随着引发剂用量的增加，水泥的净浆流动度先增大后减小，当引发剂用量为 0． 18% 时，水泥净浆初始流动度达到 280 mm，1 h 后仍保持在 270 mm。当用量继续增加时，水泥的净浆流动度反而下降。

这是因为，在聚合反应中，引发剂不仅能起到引发聚合反应的作用，且具备一定的调节分子量作用。引发剂用量较少时，所得聚合物的主链聚合度相对较高，分子量较大，容易产生絮凝，当引发剂用量过高时，所得聚合物的主链聚合度过低，分子量较小，所带的负电基团较少，静电斥力小，减水剂的分散性能降低。1

3． 4 反应温度对减水剂分散性能的影响 固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为 4∶ 1，SAMS 的用量 0． 3 mol，引发剂 E 用量 0． 18%，在室温下，采用恒温水浴锅控制反应温度 10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃进行实验，考查不同反应温度对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 4。

由图 4 可知，减水剂的分散性随着反应温度的升高呈现曲线变化。反应温度在 25 ℃时，所得减水剂性能最佳，可使水泥初始静净浆流动度达到 280 mm，1 h 后保持在 270 mm。当温度高于 25 ℃时，引发剂 E 分解速率较快，聚合速度太快，支链太多，残余单体数量较多，聚合反应不完全。当温度低于 20 ℃时，引发剂 E分解速率降低，聚合速度变慢，单体转化率降低。

3． 5 投料方式对减水剂分散性能的影响 根据自由基聚合原理，投料方式的不同会影响大单体和丙烯酸的共聚倾向及大单体的转化率。在25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为4∶ 1，SAMS 的用量0． 3 mol，引发剂 E 用量0． 18%，反应时间2 h，此处主要考查了不同投料方式对减水剂分散性能的影响:(1)全混法:将 TPEG、SAMS、AA、引发剂 E 一次性投入三口烧瓶中，控制温度进行反应 2 h。(2)半混法:将一定配比的 TPEG、SAMS、AA 投入三口烧瓶中，引发剂 E 混合均匀后连续滴加 2 h 进行反应。(3)分别滴加法:将一定配比的 TPEG、SAMS 投入三口烧瓶中，AA 及引发剂 E 分别同时以滴加加入。试验结果见图 5。

由图 5 可知，相同条件下，采用分别滴加法所得减水剂流动度较大，初始净浆流动度达到 280 mm。主要原因是全混法和半混法反应体系中，活性较大的单体先行聚合，剩余活性较小的单体聚合速率较低，使得产品中有效成分较少，且分子量不均匀。而分别滴加法有效的控制了活性较高的单体的加入速率，所得产品结构合适、分子量均匀，其净浆的流动度及保留性比较理想。因此，试验中采用分别滴加法。

3． 6 反应时间对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为 4∶ 1，SAMS 的用量 0． 3 mol，引发剂 E 用量 0． 18%，保持其他操作条件的相同情况下，考查不同反应时间对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 6。

在聚合反应中，自由基聚合反应，一般不存在中间产物，反应体系除了生成一定分子量的聚合物，就是未反应的单体。随着反应时间的增长，减水剂大分子链上接枝的不同官能团的数目随之增加，反应程度也随之增加，所得减水剂的流动度也随之增大。由图 6 可知，反应时间 2 h 时，所得减水剂性能最佳，可使净浆度达到 280 mm。当反应时间超过 2 h，净浆流动度基本保持不变，因此最佳反应时间为 2 h。

3． 7 采用最佳工艺制得的减水剂性能测定

在25 ℃条件下，n(SAMS)∶ n(AA)∶ n(TPEG2400)=0． 3∶ 4． 0∶ 1． 0，2 h 内匀速滴加引发剂 E 及共聚单体AA 于 SAMS、TPEG 混合溶液中，共聚单体 AA 溶液先于引发剂 E 溶液滴加完毕，再用 w(NaOH)=40% 的水溶液中和，制得聚羧酸系减水剂。对此减水剂进行了水泥净浆性能测试，在水灰比为 0． 29，掺量为 0． 18%条件下，水泥净浆初始流动度为 280 mm，1 h 经时流动度为 270 mm，减水率达到 29%。合成的聚羧酸减水剂在低掺量下表现出很好的分散性与分散保持性能，且减水效果较好。结论

(1)本文研究一种聚羧酸减水剂的低温生产工艺，通过单因素实验分析，得到最佳工艺条件:反应温度25 ℃，n(SAMS)∶ n(AA)∶ n(TPEG)=0． 3∶ 4． 0∶ 1． 0，引发剂 E 用量为 0． 18%，反应时间 2 h;(2)采用最佳工艺条件合成得到的减水剂，在水灰比为 0． 29，掺量为 0． 18% 条件下水泥净浆初始流动度为 280 mm，1 h 经时流动度为 270 mm，具有较好的分散性与分散保持性能;(3)在混凝土中掺加采用最佳工艺制得的聚羧类减水剂，其减水率可达 27%，且强度越发稳定。与国内目前广泛应用的聚羧酸类减水剂相比，该减水剂减水率高，保坍性好，合成工艺简单，且聚合反应过程在室温下即可完成，耗能更低，成本较低，具有良好的性价比和市场竞争力。

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第三篇：钽金属的结构与性能研究

钽金属的结构与性能研究

摘 要：钽是电子工业和空间技术发展不可缺少的战略原料，钽以其独特的结构和性质，在骨科医学、电子工业、化学工业和冶金工业有很大的应用。这篇论文主要介绍钽金属的资源、钽金属的制备和钽金属的结构和性质及其应用。

关键字：钽金属；战略原料；资源；制备；结构；应用

0 引言

钽是由瑞典化学家埃克贝里在1802年发现的，按希腊神话人物Tantalus（坦塔罗斯）的名字命名tantalum。1903年德国化学家博尔顿（W.von Bolton)首次制备了塑性金属钽,用作灯丝材料。1940年大容量的钽电容器出现，并在军用通信中广泛应用。第二次世界大战期间，钽的需要量剧增。50年代以后，由于钽在电容器、高温合金、化工和原子能工业中的应用不断扩大，需要量逐年上升，促进了钽的提取工艺的研究和生产的发展。中国于60年代初期建立了钽的冶金工业。美国是钽消费量最大的国家，1997年消费量达500吨，其中60%用于生产钽电容器。日本是钽消费的第二大国，消费量为334吨。21世纪初，随着电容器生产的发展迅速，市场供不应求。预计，世界钽电容器的生产量达2.50亿件，需消费钽1000吨。据美国地质调查局的统计，世界钽探明储量14000吨。其中，澳大利亚4500吨、尼日利亚3200吨、民主刚果1800吨、加拿大1800吨、巴西1400吨。中国资源量，主要分布在江西、福建、新疆、广西、湖南等省。从未来发展的需求看，电容器仍是钽的主要应用领域。如果按储量基础24000吨计算，也只能保证24年的需求。尽管如此，钽资源的前景仍然是看好的。首先，在世界十分丰富的铌矿床中，伴生有大量的钽资源。其中，格陵兰南部加达尔铌、钽矿的钽资源量就达100万吨。其次，西方已开始利用含Ta2O53%以下的大量锡炉渣。此外，代用品的研究和利用也有了很快的发展，如铝和陶瓷在电容器领域代替钽；硅、锗、铯可在电子仪器用途上，代替钽制造整流器等。

在郑州大学先进靶材料实验室的李庆奎老师的团队主要做的是高纯钽金属靶材，做出的金属靶材通过磁控溅射等工艺形成的薄膜广泛应用于电子信息产业。为了更深层次的探究谈金属，我对钽金属的资源、制备、结构、性能和应用进行了探究。钽金属的资源

资源钽和铌的物理化学性质相似，因此共生于自然界的矿物中。划分钽矿或铌矿主要是根据矿物中钽和铌的含量。钽铌矿物的赋存形式和化学成分复杂,其中除钽、铌外，往往还含有稀土金属、钛、锆、钨、铀、钍和锡等。钽的主要矿物有：钽铁矿[(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6]、重钽铁矿、细晶石和黑稀金矿等。炼锡的废渣中含有钽，也是钽的重要资源。已查明世界的钽储量(以钽计)约为134000短吨，扎伊尔占首位。1979年世界钽矿物的产量(以钽计)为 788短吨(1短吨＝907.2公斤)。中国从含钽比较低的矿物中提取钽的工艺，并且取得了巨大的成就。钽金属的制备

冶炼方法：钽铌矿中常伴有多种金属，钽冶炼的主要步骤是分解精矿，净化和分离钽、铌，以制取钽、铌的纯化合物，最后制取金属。矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法〔常用的萃取剂为甲基异丁基铜(MIBK)、磷酸三丁酯(TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步结晶法和离子交换法。分离：首先将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中，同时铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中，形成成分很复杂的强酸性溶液。钽铌浸出液用甲基异丁基酮萃取钽铌同时萃入有机相中,用硫酸溶液洗涤有机相中的微量杂质，得到纯的含钽铌的有机相洗液和萃余液合并,其中含有微量钽铌和杂质元素，是强酸性溶液，可综合回收。纯的含钽铌的有机相用稀硫酸溶液反萃取铌得到含钽的有机相。铌和少量的钽进入水溶液相中然后再用甲基异丁基酮萃取其中的钽,得到纯的含铌溶液。纯的含钽的有机相用水反萃取就得到纯的含钽溶液。反萃取钽后的有机相返回萃取循环使用。纯的氟钽酸溶液或纯的氟铌酸溶液同氟化钾或氯化钾反应分别生成氟钽酸钾(K2TaF7)和氟铌酸钾(K2NbF7)结晶，也可与氢氧化铵反应生成氢氧化钽或氢氧化铌沉淀。钽或铌的氢氧化物在900～1000℃下煅烧生成钽或铌的氧化物。

钽的制取：①金属钽粉可采用金属热还原（钠热还原）法制取。

在惰性气氛下用金属钠还原氟钽酸钾：K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反应在不锈钢罐中进行，温度加热到900℃时,还原反应迅速完成。此法制取的钽粉，粒形不规则，粒度细，适用于制作钽电容器。金属钽粉亦可用熔盐电解法制取：用氟钽酸钾、氟化钾和氯化钾混合物的熔盐做电解质把五氧化二钽(Ta2O5)溶于其中，在750℃下电解,可得到纯度为99.8～99.9%的钽粉。②用碳热还原Ta2O5亦可得到金属钽。还原一般分两步进行:首先将一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氢气氛中于1800～2000℃下制成碳化钽(TaC)，然后再将TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物真空还原成金属钽。金属钽还可采用热分解或氢还原钽的氯化物的方法制取。致密的金属钽可用真空电弧、电子束、等离子束熔炼或粉末冶金法制备。高纯度钽单晶用无坩埚电子束区域熔炼法制取。钽金属的结构与性质

晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。晶胞参数： a=330.13pm，b=330.13pm，c=330.13pm，α= 90°，β = 90°，γ = 90°，莫氏硬度：6.5，熔点：2996℃。钽的质地十分坚硬，硬度可以达到6-6.5。它的熔点高达2996℃，仅次于碳，钨，铼和锇，位居第五。钽富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小，每升高一摄氏度只膨胀百万分之六点六。除此之外，它的韧性很强，比铜还要优异。

物理性质：质地十分坚硬、富有延展性。化学性质：钽还有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性，无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。但钽在热的浓硫酸中能被腐蚀，在150℃以下，钽不会被浓硫酸腐蚀，只有在高于此温度才会有反应，在175度的浓硫酸中1年，被腐蚀的厚度为0.0004毫米，将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006毫米。在250度时，腐蚀速度有所增加，为每年被腐蚀的厚度为SDS毫米，在300度时，被腐蚀的速度则更加快，浸泡1年，表面被腐蚀1.368毫米。在发烟硫酸（含15%的SO3）腐蚀速度比浓硫酸中更加严重，在130度的该溶液里浸泡1年，表面被腐蚀的厚度为15.6毫米。钽在高温下也会被磷酸腐蚀，但该反应一般在150度以上才发生，在250度的85%的磷酸中，浸泡1年SS，表面被腐蚀20毫米，另外，钽在

氢氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氢氟酸中也能被溶解。但是钽更害怕强碱，在110度40%浓度的烧碱溶液里，钽会被迅速溶解，在同样浓度的氢氧化钾溶液中，只要100度就会被迅速溶解。除上面所述情况外，一般的无机盐在150度以下一般不能腐蚀钽。实验证明，钽在常温下，对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用，仅在氢氟酸和热浓硫酸作用下有所反应。这样的情况在金属中是比F较罕见的。元素用途

钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容器，具有容量大、体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要用途，70年代末的用量占钽总用2/3以上。钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的材料。钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成形，在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料。碳化钽用在250℃于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。1981年钽在美国各部门的消费比例约为:电子元件73%,机械工业19%，交通运输6%，其他2%。性质用途

钽的线胀系数在0～100℃之间为6.5×10-6K-1，超导转变临界温度为4.38K,原子的热中子吸收截面为21.3靶恩。

在低于150℃的条件下钽是化学性质最稳定的金属之一。与钽能起反应的只有氟、氢氟酸、含氟离子的酸性溶液和三氧化硫。在室温下与浓碱溶液反应，并且溶于熔融碱中。致密的钽在200℃开始轻微氧化，在280℃时明显氧化。钽有多种氧化物，最稳定的是五氧化二钽(Ta2O5)。

钽和氢以上生成脆性固溶体和金属氢化物如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3。在800～1200℃的真空下，氢从钽中析出钽又恢复塑性。钽和氮在300℃左右开始反应生成固溶体和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又从钽中析出。钽与碳在高于2800℃下以三种物相存在:碳钽固溶体、低价碳化物和高价碳化物。钽在室温下能与氟反应,在高于250℃时能与其他卤素反应，生成卤化物。

[2]杨铸生，段惠敏，王秀京.四川攀西地区铌钽矿床的地质特征及找矿方向[J].四川地质学报.2007(04)[3]鄢明才，迟清华等.中国不同岩石类型花岗岩类元素丰度及特征[J].物探化探计算技术.Liang Peng(Henan Industrial Technology Research Institute of Resources and Materies Zhengzhou University, Zhengzhou

450001 China)Abstract: Tantalum is indispensable strategic raw materials to electronic industry and space technology development.with its unique structure and properties ,tantalum in the orthopedic medical, electronic industry, chemical industry and metallurgical industry has a great application.This paper mainly introduces the preparation of tantalum metal resources, tantalum metal and the structure and properties of tantalum metal and its application.Keywords: tantalum metal;Strategic raw materials;Resources;Preparation;Structure;application 参考文献

[1]陈宝泉.福建南平西坑铌钽矿区玉帝庵矿段含矿伟晶岩特征[J].福建地质.2008（03）

The Structure And Performance Study Of Tantalum Metal

第四篇：具有光致变色和发光性能的有机化合物的合成及其性能研究_百度文(精)

V o l.21 2000年6月高等学校化学学报

CH E M I CAL JOU RNAL O F CH I N ESE UN I V ER S IT IES

N o.6 903～907

具有光致变色和发光性能的有机化合物的 合成及其性能研究

庞美丽 王永梅 孟继本 王积涛(南开大学化学系, 天津300071 摘要 以吲哚啉螺苯并吡喃与香豆素衍生物为原料, 用DCC 缩合酯化法在温和条件下合成了8种新的具有光致变色和发光性能的化合物, 确定了结构, 研究了紫外光谱、荧光光谱及光致变色性.所得化合物同时具有光致变色和发荧光的双重特性, 而且荧光光谱中有两个激发波长, 每一个波长对应产生一个不同的荧光发射峰.关键词 吲哚啉螺苯并吡喃;香豆素;紫外光谱;荧光光谱 中图分类号 O 626

文献标识码 A

文章编号 025120790(2000 0620903205 香豆素类化合物是一类重要的具有生物活性的苯并吡喃酮类化合物, 及重要的生物学意义, [16]合物是一类研究颇多的有机光致变色化合物,、光记录材料、光装饰材料、防伪技术等领域都有广泛的应用, [7～10].将香豆, 制备双功能有机化合物的研究尚未见文献报道., 用DCC 缩合酯化法在温和条件下合成了8种尚未, 确定了其结构, 并考察了其光谱特性和光致变色性.由于香豆素类化合物具有重要的生理活性, 该方面研究工作将在生理过程的跟踪以及生物探针的标记方面具有一定的指导意义.由于生物体内许多基团本身即带有一定的荧光, 因而传统的荧光标记法存在背景干扰等问题, 而光致变色现象是通过光聚焦电子显微镜在可见区检测光波长的改变, 与生物体内基团的光性能不冲突, 所受干扰较小, 因而具有一定的优越性.我们合成的化合物在多功能防伪材料的开发领域也有一定的应用前景(合成路线如Schem e 1和Schem e 2所示.1 结果与讨论 1.1 合成条件的改进

通常DCC 缩合酯化法有一锅法(路线1 和酸酐法(路线2 两种.一锅法是将所有的反应物、DCC、催化剂一次性加入后反应;酸酐法是先将酸与DCC 及催化剂混合反应一定的时间后, 滤出生成的脲, 再加入醇(酚 进行酯化反应.本文采用一锅法和酸酐法, 利用TL C 监测均发现副产物较多, 而采用Chai m Gilon 等[11]的方法(路线3 , 先将反应物、催化剂与反应溶剂充分混匀后, 再滴入DCC 溶在反应溶剂中的溶液, TL C 监测表明预期产物比例增大, 且副产物种类较少, 易于分离.我们推测可能原因如下:吲哚啉螺苯并吡喃存在如Schem e 3所示的3种互变异构形态.本文反应中可能存在的副反应主要是羧酸与C 异构体中的酚氧负离子结合成酯.由于羧酸与DCC 反应生成的酸酐在DM A P 存在下的高反应活性, 它并不优先与预期的醇(酚 结合, 而是首先和与其接触的反应物结合.在路线1中, 由于溶解性与扩散速率的影响, 羧酸与预期应参与反应的羟基

收稿日期:1999208231.基金项目:国家自然科学基金(批准号:29872015 及南开大学吸附与分离功能高分子材料国家重点实验室资助.联系人简介:孟继本(1938年出生 , 男, 教授, 博士生导师, 主要从事生物有机光化学研究.904高等学校化学学报.21V o l 并不比C 中的酚氧负离子优先接触, 因此产生的副反应较为明显.采用路线2合成3a _3d 时, 在加入香豆素衍生物前, 酸酐与酚氧负离子的副反应已进行到一定程度;在合成6a _6d 时, 由于溶解速度的原因, 吲哚啉螺苯并吡喃尚未完全溶解之前, 酸酐已与酚氧负离子发生了副反应.而在路线3中, 在形成酸酐之前, 两反应物已充分混合均匀, 当加入DCC 后, 在形成酸酐的过程中同时与羟基发生缩合反应, 由于羟基反应活性的差异, 优先生成的产物主要是预期产物.同时本反应还采用避光操作的措施尽量避免酚氧负离子的生成, 从而得到了适中的分离产率.2 2 O O 2+HO 32DCC DM A P CH 2C l 222O R 2(3a_3d R 13R 2(1(2a_2d

R 13a:R 1=R 2=R 3=H;3b:R 1=R 3=H , R 2=COCH 3;3c:R 1=CH 3, R 2=R 3=H;3d:R 1=CH 3, R 2=H , R 3=COCH 3Sche m e 1 Syn thesis of co m pounds 3a _3d 2 2 OH 222DCC DM A P CH 2C l 222O O(6a_6d R 1

23R 2(4(5a_5d

R 1R 2 6a:R 1=R 2=R 3=H;6b:R 1=R 3=H , R 2=COCH 3;6c:R 1=CH 3, R 2=R 3=H;6d:R 1=CH 3, R 2=H , R 3=COCH 3.Sche m e 2 Syn thesis of co m pounds 6a _6d O R 2R O 2 NO 2(C

(A

(B R Sche m e 3 Photochro m is m m echan is m of sp iropyran s 1.2 产物结构的确定

产物质谱中均有明显的分子离子峰, m z =158, 291处峰的存在表明了吲哚啉螺苯并吡喃结构的存在, m.产物的溶液具有光致变色和荧光的双重特性, I R z =132处峰的存在表明了香豆素环的存在

谱图中均有相应特征官能团的吸收, 以化合物3d 为例, 1774c m-1为开链酚酯羰基的伸缩振动, 1744c m-1为香豆素环内酯羰基的伸缩振动, 1704c m-1为乙酰基羰基的伸缩振动, 1610～1540c m-1为芳环骨架振动, 1514, 1336c m-1为硝基的伸缩振动.结合1H NM R、元素分析, 确定其为预期产物.1.3 产物光谱性能的研究

产物的有机溶液具有明显的光致变色性, 在日光光照下溶液由无色透明变为紫红色或蓝紫色, 暗消色速度很快, 在10-4m o l.将样品涂布到打印纸上测定L 的氯仿溶液中, 在10s 之内样品完全消色

其固体紫外光谱, 发现所有样品在光照后均在(565±5 nm 处出现新的的最大吸收峰(图1 , 这是吲

N o.6庞美丽等:具有光致变色和发光性能的有机化合物的合成及其性能研究

905哚啉螺苯并吡喃紫外吸收峰发生变化的特征区域.测定产物的荧光光谱发现, 在200～500nm 之间有

2个激发吸收峰.以338nm 作为激发光, 样品的最大发射峰在380～420nm 之间;以400nm 作为激发光, 样品的最大发射峰在800nm 处(图2.这种双波长激发性能使得产物荧光光谱更具有独特性和专一性, 结合其光致变色性, 使该产物在特异性多功能材料的开发应用方面具有广阔的应用前景

.F ig.1 Solid UV ref lection-spectra of co m pound 6

c F ig.2 Fluorescence spectra of m pound 6c Slit :3nm;w avelength :nm;(B 400nm.2 实验部分 2.1 实验仪器及试剂

NA GE M A PHM , BRU KER A C 2P 200型核磁共振仪, 7070E 2H E 型质谱仪, N 型红外光谱仪, PE 2240型元素分析仪, Sch i m atzu UV 22101PC 型紫外可见分光光度计, i m atzu R F 2540型荧光光谱仪.柱层析用硅胶H(60型, 青岛海洋化工集团公司 , 二氯甲烷及DCC 用前经无水重蒸处理, 其余试剂均使用市售分析纯试剂.2.2 原料合成

化合物1参照文献[12]方法合成, 化合物2a —2d 参照文献[13]方法合成, 化合物4参照文献[14]方法合成, 化合物5a —5d 参考文献[15]方法合成.2.3 化合物3a —3d 的合成

在100mL 三口瓶中加入0119g(015mm o l 取代羧乙基吲哚啉螺苯并吡喃, 015mm o l 72羟基取代香豆素, 6m g DM A P(对二甲氨基吡啶 , 20mL 无水二氯甲烷, 于室温搅拌1h , 再滴入01124g(016mm o l DCC 的二氯甲烷溶液, 在避光室温下搅拌反应24h , 滤去生成的脲, 滤液用饱和N aHCO 3洗3次, 再用水洗3次, 经无水N a 2SO 4干燥过夜.滤除干燥剂, 浓缩, 用柱色谱分离[V(丙酮

3]得纯净产品, 表征数据如下:V(石油醚 =1 +13a :白色针状晶体, 产率4412%;熔点152～153℃(分解;M S(E I , m z :524(M;H NM R(CDC l 3, 200M H z , ∆:1115(s , 3H , CH 3 , 1126(s , 3H , CH 3 , 2196(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 3168(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 5185, 5190(d , 1H , 6133, 6138(d , 1H , 6164～7135(m , 8H ,-1π A rH , 7140, 7145(d , 1H , 7162, 7167(d , 1H , 7197(m , 2H;I R(KB r 压片 , Μc m :1760，1730, 1512, 1338;元素分析(%, 括号内为计算值 :C 68133(68169 , H 4135(4161 , N 5129(5134.+13b :白色针状晶体, 产率5110%;熔点181～182℃(分解;M S(E I , m z :566(M;H NM R(CDC l 3, 200M H z , ∆:1115(s , 3H , CH 3 , 1126(s , 3H , CH 3 , 2169(s , 3H , CH 3 , 2196(m , J =514

～7135(m , 8H , A rH , H z , 2H , CH 2 , 3168(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 5185, 5190(d , 1H , 6164

906高等学校化学学报.21V o l-1π7157, 7161(d , 1H , 7198(m , 2H , 8145(s , 1H;I R(KB r 压片 , Μ c m :1762, 1724, 1686, 1514, 1336;元素分析(%, 括号内为计算值 :C 67177(67184 , H 4158(4163 , N 4192(4194.+13c :白色针状晶体, 产率6316%;熔点168～169℃(分解;M S(E I , m e :538(M;H NM R(CDC l 3, 200M H z , ∆:1115(s , 3H , CH 3 , 1126(s , 3H , CH 3 , 2140(s , 3H , CH 3 , 2195(m , J =514 ～7124(m , H z , 2H , CH 2 , 3168(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 5186, 5191(d , 1H , 6125(s , 1H , 6163-1π8H , A rH , 7152, 7156(d , 1H , 8100(m , 2H;I R(KB r 压片 , Μ c m :1778, 1730, 1512, 1338;元素分析(%, 括号内为计算值 :C 68197(69113 , H 4179(4187 , N 5118(5120.+13d :白色针状晶体, 产率5714%;熔点141～142℃(分解;M S(E I , m z :580(M;H NM R

(CDC l 3, 200M H z , ∆:1115(s , 3H , CH 3 , 1126(s , 3H , CH 3 , 2142(s , 3H , CH 3 , 2160(s , 3H , CH 3 , 2196(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 3168(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 5182, 5186(d , 1H , 6129(s , 1H , 6164～7135(m , 7H , A rH , 7158, 7163(d , 1H , A rH , 7198(m , 2H;I R(KB r 压片 ,-1π Μc m :1774, 1744, 1704, 1514, 1336;元素分析(%, 括号内为计算值 :C 68123(68126 , H 4180(4186 , N 4184(4183.2.4 化合物6a —6d 的合成

在100mL 三口瓶中加入01176g(015mm o l 取代羟乙基吲哚啉螺苯并吡喃, 015mm o l 72羟基取代香豆素, 6m g DM A P , 20mL 无水二氯甲烷, 于室温电磁搅拌1h , 再滴入01124g(016mm o l DCC 的二氯甲烷溶液, 避光室温搅拌24h , 滤去生成的脲, 滤液用饱和N aHCO 3洗, 再用水洗3次, 无

得纯品, 数据如下:水N a 2SO 4干燥过夜.滤除干燥剂, 浓缩, 柱色谱分离[(V 1+16a :白色针状晶体, 产率6712%;熔点132～I z :554(M;H NM R(CDC l 3, 200M H z , ∆ :1110(s , 3H , 3 , s , , 3150(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 4136(m , J =514H z , 2H , , 2183, 5188(d , 1H , 6123, 6128(d , 1H , 6155～7124(m , 8H , 1, 1H , 7158, 7163(d , 1H , 7197(m , 2H;I R(KB r 压片 ,-1π Μc m :1756, 111336;元素分析(%, 括号内为计算值 :C 67101(67114 , H 4169(4173 , N 5106(5105.6b :白色针状晶体, 产率5912%;熔点139～140℃(分解;M S(E I :596(M +;1H NM R(CDC l 3, 200M H z , ∆:1105(s , 3H , CH 3 , 1125(s , 3H , CH 3 , 2168(s , 3H , CH 3 , 3150(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 4136(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 4159(s , 2H , CH 2 , 5183, 5188(d , 1H , 6113(s ,-1π1H , 6142～7124(m , 8H , A rH , 7157, 7161(d , 1H , 7196(m , 2H;I R(KB r 压片 , Μ c m :

1758, 1724, 1686, 1514, 1336;元素分析(%, 括号内为计算值 :C 66101(66143 , H 4156(4173 , N 4163(4170.+16c :白色针状晶体, 产率7915%;熔点128～129℃(分解;M S(E I , m z :568(M;H NM R(CDC l 3, 200M H z , ∆:1109(s , 3H , CH 3 , 1125(s , 3H , CH 3 , 2136(s , 3H , CH 3 , 3150(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 4136(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 4158(s , 2H , CH 2 , 5189, 5194(d , 1H , 6112-1π(s , 1H , 6180 ～7124(m , 8H , A rH , 7141, 7145(d , 1H , , 7196(m , 2H;I R(KB r 压片 , Μc m :

1758, 1728, 1512, 1336;元素分析(%, 括号内为计算值 :C 67143(67160 , H 4199(4196 , N 4191(4193.+16d :白色针状晶体, 产率7113%;熔点136～137℃(分解;M S(E I , m z :610(M;H NM R(CDC l 3, 200M H z , ∆:1105(s , 3H , CH 3 , 1125(s , 3H , CH 3 , 2134(s , 3H , CH 3 , 2159(s , 3H , CH 3 , 3150(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 4136(m , J =514H z , 2H , CH 2 , 4161, 4162(d , 2H , CH 2 , 5183, 5188(d , 1H , 6115(s , 1H , 6142～7124(m , 7H , A rH , 7128, 7132(d , 1H , 7196(m , 2H.-1π I R(KB r 压片 , Μc m :1758, 1734, 1706, 1512, 1336;元素分析(%, 括号内为计算值 : C 66173(66188 , H 4162(4195 , N 4134(4159.2.5 产物紫外光谱的测定方法

将样品溶于有机溶剂中, 然后涂布于普通打印纸上, 在Sch i m atzu UV 22101PC 型紫外可见分光光

N o.6庞美丽等:具有光致变色和发光性能的有机化合物的合成及其性能研究

907度计上测定其光照前后的固体反射光谱.2.6 产物荧光光谱的测定方法

样品溶于氯仿配制成1×10-4m o l L 溶液, 用338nm 及400nm 的光激发, 激发与发射单色仪的狭缝均为3nm , 在Sch i m atzu R F 2540型荧光光谱仪上扫描测得.参 考 文 献

Shah R.S., Bafna S.L..Indian J.Chem.[J ],1963, 1:400_406 2 Sen K., Bagch i P..J.O rg.Chem.[J ],1959, 24, 316_319 3 L I U T ian 2Jun(刘天军 , W U Sh i 2Kang(吴世康.Chem.J.Ch inese U niversities(高等学校化学学报 [J ],1996, 17(11 :1754 _1759 4 LU D a 2M ing(杜大明 , W AN G Yong 2M ei(王永梅 , M EN G J i 2Ben(孟继本 et a l..Chem.J.Ch inese U niversities(高等学校化

学学报 [J ],1996, 17(2 :252_254 5 LU D a 2M ing(杜大明 , W AN G Yong 2M ei(王永梅 , M EN G J i 2Ben(孟继本 et a l..Chem.J.Ch inese U niversities(高等学校化

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(D ep art m ent of Che m istry , N ankai U niversity , T ianj in 300071, Ch ina Abstract E igh t new com pounds w h ich have bo th p ho toch rom ic and fluo rescen t character have been syn thesized by esterificati on reacti on in the p resence of DCC from the derivatives of indo lino sp irobenzop yran s and coum arin s.T he structu re of these new com pounds w ere iden tified and their spectrum p roperties w ere studied.T he new com pounds w ere show n to be have bo th p ho toch rom is m character and fluo recen t character , and their fluo rescen t spectrum have tw o exciting w avelength and tw o differen t em itting p eak resp ectively.T hey w ere exp ected to be app lied in such areas as an ti 2fo rgery m aterials , b i o 2labeling reagen ts , and o ther m u lti p le 2functi onal m aterials.Keywords Indo lino sp irobenzop yran;Coum arin;UV reflecti on 2spectra;F luo rescence spectrum(Ed.:J , R , L

第五篇：《红楼梦》阅读与研究开题报告

开题报告

利用网络技术对高中学生进行《红楼梦》阅读与研究的探索

一、课题：利用网络技术对高中学生进行《红楼梦》阅读与研究的探索

二、问题分析与理论依据：

新《语文课程标准》提出了要“努力建设开放而有活力的语文课程”的基本理念，要求广大教师注重现代科技手段的运用，使学生能够进一步开阔学习的视野，提高课堂的学习效率，初步获得现代社会所需要的语文实践能力。现代教育技术是21世纪推进语文教学现代化所必须充分利用的、十分重要的教学工具手段。它以新颖的形式，强大的功能，带给我们耳目一新的感觉。作为21世纪的教师，应该将这一现代科技的教学手段，结合语文教学实际，勇于钻研实践，充分发挥网络技术在语文教学中的作用。

语文教学一个最大的特点是知识涵盖面大.但其深浅不好把握,在教学过程中不能简单地理解为认字,解句,找中心,应该要求美——学美文，上美课，提高学生欣赏美、分析美、表现美、创造美的能力。

“其乐融融”的审美境界，是语文教学的最佳境界。每一个语文教师无不憧憬自己的语文课能如一篇优美的散文，如一首动听的乐曲，使学生如醉如痴，陶醉于语文的“美”中,学而“求美”。

叶圣陶说：“叙事叙情的文章最好还要美„读‟……激昂处还他个激昂，委婉处还他个委婉。”这句话，揭示了“读”在追求语文教学美感境界中的作用。

罗丹说：“不是生活中缺少美，而是缺少发现美的眼睛。”要让学生去发现语文的美，就要求教师发挥主导作用，启发、引导学生在分析文章的过程中寻找美。首先要设法将学生带入作品的特定的情境中去，牢牢抓住人物的刻画、场面的描写、气氛的渲染等一切传送审美情感的载体，使学生身临其境，感同身受。因此, 有效地把多媒体技术运用到语文教学中来,则显其独特优越性,会让学生感受到视听,情感上的美学艺术效果.教师在指导中正可利用媒体信息对作品内容及审美情趣,情感教育的需求,组织有关的人物、风景、意象图片或照片来引导学生渐入意境.要么给人以忧愤甚广的悲剧美；要么让学生体会洋溢着浓郁的人情美,弥散着动人的自然美,千古传诵名篇的哲理美……《红楼梦》阅读与研究正是要利用多媒体技术引导学生通过视听学习有所心得，增强学生美的感性认识，帮助学生把感性认识上升到理性认识,得到美感的升华。

高中语文新大纲，突出强调了“学生掌握语文学习的基本方法，养成自学语文的习惯，培养发现、探究、解决问题的能力，为继续学习和终身发展打好基础”。根据教育部颁布的中学生课外必读书目所列30部古今名著，决定分阶段从中国古代、现当代、外国文学作品中选取有代表性的进行研究。

三、研究项目的主要内容

“研究性课程”已走进了基础教育的课堂，研究性学习需要综合运用知识，网络信息技术可以使人们突破时空的限制，凭借多媒体技术和网络信息技术可以使学习者全面的收集各种各样的资料，有利于解决语文学科的实践操练；网络信息技术为学习提供了多种可能，学习者可以在网络资料库中选择自己喜欢的方式方法来解决问题，并可通过网络与各地的学习者进行交流，这对于解决研究性学习提供了多元化的途径；网络信息技术为我们提供了大量的录象、仿真动画、网络信息资料等，有利于提高自然、社会、思想品德等学科中的社会实践能力。

如何把网络信息技术与语文学科教学有机的结合起来，使网络信息技术在语文研究性学习中发挥更大的作用，使语文学科教学在网络信息技术的帮助下更好地提高课堂教学效率，更好的发挥学生的主观能动性，更好地培养出学生的创新精神和团结协作的精神。

四、研究的目的与意义

通过对网络信息技术手段的优化，让学习者在《红楼梦》阅读中充分利用网络多媒体资料库、CAI教学课件、网络教室、网络信息等，根据学习者自身的需要，采用开放式的教学方法，让学习者自己发现问题，利用自己已掌握的知识和教师提供的工具、资料等去寻找解决问题的方法和切入口，而后利用所学的网络信息技术去查找资料、论证，形成自己的观点、见解，达到学习者借助网络信息技术突破固定时空的学习，独立、创新地学习的目的。

五、实验现有条件

1、学校方面：

（1）我校是福建省重点学校之一，刚刚度过八十华诞，近期正在朝国家级示范学校而努力。学校领导想方设法为学校实施现代化教育创设条件。近几年来，先后多次投入大量资金，为学校建成了网络教室、微机室、多媒体电化教室和校园教学网络，学校内部构成校园局域网，并以接入宽带。

（2）我校教师电脑使用率达100%，学校内部办公正朝无纸化方向发展。90%的教师能使用电教手段进行日常教学，100%的教师能自己制作简单的课堂教学课件。同时，学校还在分期分批对教师进行培训，使教师的现代教学水平得到提高。

（3）网络信息技术在我校日常教学活动中已得到应用，学校网络教学资源库建立完全，各学科教学资料健全。

（4）学校每年的现代教育经费有保证，每年电教设备、软件有增加；现有电教设备完好率、使用率均达98%以上。

2、个人方面：

王灵妹，从事语文教学二十二年，中学高级教师，近年尝试引导学生进行《红楼梦》阅读与研究探索，已有一定的实践积累。

六、运用的主要研究方法和手段

本实验是在教学常态下进行的,以语文学科自主阅读实验为基础,培养学科综合素质与能力。具体方法为：采用开放式的教学方法，指导学生自主阅读《红楼梦》，利用网络多媒体资料库、CAI教学课件、网络教室、网络信息等，根据学生自身实际，让学生自己发现问题，利用自己已掌握的知识和教师提供的工具、资料等去寻找解决问题的方法和切入口，并利用所学的网络信息技术去查找资料、论证，形成自己的观点、见解，写成研究性论文。

1、文献研究法：利用网络查找自己所需的资料或文献，关注国内外《红楼梦》研究的发展动态及成果，形成自己的观点、见解，写成研究性论文。

2、行动研究法：在一定范围内系统地、科学地解决学生阅读过程中存在的实际问题，推动教学进程。

3、结合并掌握现代教育理论的基本知识。如学习学、系统论、信息论、控制论、行为学等，并且能够灵活的运用到自己的教学实践中去。

七、基本步骤：本课题研究分三个阶段实施进行：

（一）准备阶段：2004年9月至2004年10月，确定研究课题，制订研究计划

本阶段在老师推荐下多数同学选定《红楼梦》进行研究性阅读。接着制订学习计划，确定时间、实施方案及步骤等。

本阶段向学生介绍《红楼梦》人物关系表等，在此基础上培养学生的阅读兴趣，主要让学生利用电子阅览室或图书馆藏书或其他渠道借阅《红楼梦》，有系统的阅读全书。

（二）实验阶段：2004年11月至2005年2月，阅读与知识准备阶段

1、阅读指导：指导学生如何阅读《红楼梦》，（进行专题讲座）。

①怎样看待《红楼梦》？②如何阅读《红楼梦》？③如何看待钗黛之争？④看完全书或部分后，你有什么感受或看法？

2、影视演播

利用多媒体的放映功能，收集与《红楼梦》相关的各种影视资料，在阅读欣赏课中进行播放，开阔学生的文学文化视野，提高他们的语文修养。进行观看指导，让学生在阅读原著的基础上,更形象直观的了解名著、理解名著，不但激发学生的学习兴趣，也能加深他们对作品的感悟，起到非常好的学习效果。还可根据研究性学习拓展的需要,利用网络信息技术的优越条件,结合《百家讲坛》有关红学研究的讲座内容，设计“影视文学鉴赏课”,“名著艺术形象的分析”等教学课件。

3、学习查找、阅读、摘录、积累知识。丰富的知识是学生发挥创造力，进行开拓性研究的基础。根据所定课题，教师指导学生利用网络信息阅读各种版本的《红楼梦》及各类评论文章、赏析文章，并自始至终指导学生学习质疑、查找、归类整理。争取让学生能在教师指导下自主学习，提高自主学习与研究的效率。

（三）总结阶段：2005年3月至2005年6月，研究应用与总结提高阶段 教师指导学生对归类整理好的资料再作分析、提炼，在独立思考的基础上与小组成员互相探讨对问题的看法、依据。最后，问题主要集中在对《红楼梦》人物的评价及人物语言的感悟和体验上。

小组成员或单独或集体确定论题，提出自己对本次研究的看法，写成小论文，教师以指导者身份参与此项工作：先向学生介绍写作研究性论文的有关知识，指导学生参考别人的相关文章；教师再作专题讲座，介绍《红楼梦》部分人物形象及表现手法等；然后由学生独立完成初稿；教师对初稿提出修改意见，再由学生讨论、修改，如此反复，最后定稿。

主要是对前二阶段的的实践进行综合、分析，总结实验成果，撰写实验报告，结题、汇报阶段。教学中注重培养学生的实践能力和创新意识，形成自己的观点、见解，写成研究性论文。