《环境友好材料》课程教学大纲

《环境友好材料》课程教学大纲课程名称环境友好材料英文名称Environment-friendlyMaterials课程编码180520028课程类型专业选修课程课程级别专业课程学分数2先修课程无机化学，有机化学学时数32其中实验学时

其中实践学时

适用范围化学工程与工艺专业（4年制）制定单位化学化工学院

一、教学大纲说明（一）课程的性质、地位、作用和任务《环境友好材料》是化学工程与工艺专业的一门专业选修课。本课程教学采用现有教材和国内外最新研究进展相结合，适合化学工程、材料化工模块的高年级学生选修。通过本课程的学习与讨论，学生可以掌握几种特殊环境友好材料的基本原理、设计方法和应用技术；能够在从事材料研究和开发中考虑材料在生产、制造和废弃过程中对环境的影响因素；了解环境友好的可再生天然材料、环境友好高分子合成材料、环境友好能源材料、环境友好农用材料、环境友好建筑材料的现状与若干前沿问题；理解环境友好材料的评价方法。通过理论知识的学习结合课程作业与讨论，培养学生清洁生产与绿色化学的意识、材料与环境协调发展的观点以及工程设计和研究能力，为学生进行环境友好功能材料的设计开发、科学研究及技术应用打下坚实的基础。（二）课程教学目标及其与本专业毕业要求的对应关系序号课程教学目标毕业要求1能应用本课程中所学的几种环境友好材料的基本原理和结构特征，配合综合创新实验、课程设计和毕业设计等实践教学环节，分析环境友好材料的发展趋势，提出有特色的环境友好材料的设计与开发方案。毕业要求1．具有从事化学工程专业工作所需的相关数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能运用这些知识解决化工过程中涉及的复杂工程问题。

2能够将无机化学、有机化学、化工工艺等方面的知识运用到环境友好高分子合成材料、环境友好能源材料的分析与化工制备过程中，掌握设计原理，评价方法和应用技术。毕业要求1．具有从事化学工程专业工作所需的相关数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能运用这些知识解决化工过程中涉及的复杂工程问题。3通过讨论与课程报告，结合国际上本领域最新发展动态，促进学生对环境友好材料的社会宣传与公众交流，培养清洁生产与绿色化学的意识、材料与环境协调发展的观点以及工程设计和研究能力。毕业要求10．能够就化工过程的工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，并具备一定的国际视野。毕业要求12．具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。（三）课程教学方法与手段本课程以课堂多媒体讲授为主，课程内容包含一定讨论与学生报告，课外作业。在开设本课程的同一学期课可开设相关的综合创新实验，结合后续毕业实习、毕业论文/设计，让学生能够将专业知识应用于解决环境友好的材料设计、化工过程中涉及的环境与材料协同发展的复杂工程问题。（四）课程与其它课程的联系本课程是化学工程与工艺专业的专业选修课。课程学习过程中涉及到《无机化学》、《有机化学》、《化工工艺学》等基础课和专业基础课的内容。同时该课程也是后续课程实践与毕业设计的基础，例如综合创新实验、毕业实习、毕业设计/论文等。（五）教材与教学参考书教材：福建师范大学环境材料开发研究所，编著，《环境友好材料》,科学出版社，2010。教学参考书：1．祝方,

《环境友好材料及其应用》,

化学工业出版社,2009。2．吴其胜主编，《新能源材料（第二版）》（高等院校应用型本科规划教材），华东理工大学出版社，2017。

二、课程的教学内容、重点和难点第一章材料与环境协调发展概述教学要求：1.

了解环境友好材料的概念、特征、作用；2.

理解材料对环境的双重效应；3.

掌握材料与环境的协同发展的关系。教学内容：1.

环境友好材料的概念；2.

环境友好材料的特征；3.

环境友好材料的地位和作用；4.

材料与环境协调发展教学重点：环境友好材料的定义与特征。难点：材料与环境、材料与能源协同发展。

第二章清洁生产与绿色化学教学要求：1.了解清洁生产、绿色化学的定义与国际认证体系；2.

理解绿色化学的12条原则及其对环境友好材料发展的指导作用；3.

掌握清洁生产评价的一般原则。教学内容：第一节清洁生产与绿色化学的定义与国际认证体系第二节绿色化学的原则及其对环境友好材料发展的作用重点介绍绿色化学的12条原则，介绍最新有影响的国内外进展，由此带来的环境友好材料发展的要求与趋势。第三节清洁生产评价与审核的一般方法教学重点：重点理解绿色化学的12条原则及其对环境友好材料发展的指导作用。难点：清洁生产审核的方法，国际认证体系。

第三章环境友好的可再生天然材料教学要求：1．了解能再生的天然材料的自然特性与应用领域；2．理解纤维素、甲壳素与壳聚糖的结构特点；3．掌握淀粉及变性淀粉的性质。教学内容：第一节木材与竹材材料的结构与成分，木材与竹材的环境特性，改性与主要应用第二节纤维素纤维素的结构与性质，改性及其在环境材料中的主要应用第三节甲壳素与壳聚糖甲壳素与壳聚糖结构特点与性质，功能化改性及其在环境材料中的主要应用第四节淀粉及其改性材料淀粉的结构特点与性质，变性淀粉在环境材料中的主要应用第五节天然高分子材料以漆树汁为原料经加工而成的涂料（天然漆）、杜仲胶（天然胶）的特性与应用、介绍目前比较关注的天然高分子海藻酸钠材料的发展教学重点：几种天然材料的结构特点与应用领域；难点：纤维素改性、淀粉变性的原理及其制备方法。

第四章环境友好的高分子合成材料教学要求：1．了解高分子材料的发展与环境友好高分子合成材料的应用现状；2．掌握可降解高分子合成材料、水性高分子合成材料的结构特点；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机制。4.

理解光固化高分子合成材料的工作原理与材料设计方法。教学内容：第一节高分子合成材料的发展高分子合成材料的发展历史，材料类型与应用领域，未来发展的趋势第二节环境友好高分子合成材料的分类第三节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点是材料主链中都包含有容易被微生物分解的链段，合成方法-生物发酵法和化学合成法介绍；重点CO2为原料制备脂肪族聚碳酸酯材料、聚乳酸材料的结构特征，生产方法，应用进展。第四节水性高分子合成材料简述环境友好的水性高分子材料，包括胶黏剂，功能涂料，油墨的等的最新进展，重点介绍功能性乳胶粉粒子、可再分散聚合物乳胶粉、有机纳米复合粒子、有机无机纳米复合粒子以及水性丙烯酸乳液的合成技术与应用。第五节光固化高分子合成材料通过光引发化学反应，实现三维交联的光固化高分子材料在涂料方面得到广泛应用，是一种真正无惰性溶剂环境友好的涂料；速度快，可以进行快速的连续化涂饰，大大提高了生产效率；能量利用率高，不需要烘烤，节省大量能量，节省空间和设备投资；可以用于对热敏感材料。介绍这些材料的工作原理、材料结构设计与应用。教学重点：可降解高分子合成材料，水性高分子合成材料的结构特点与应用领域；难点：光固化高分子合成材料的工作原理与材料设计合成方法。

第五章环境友好能源材料教学要求：1.

了解能源材料的类型、作用及基本制备方法；2.

掌握几种特色能源材料的特点和基本功能；3.

理解环境友好电池材料对未来电动车发展的影响；4.

理解光电池材料的工作原理以及未来发展的走向。教学内容：第一节能源友好材料导论与我国新能源材料产业简介第二节储氢材料与氢能储氢合金为代表的储氢材料、高效吸附材料、MOFs材料第三节电池材料与电动车镍氢电池材料、锂离子电池为代表的二次电池材料、超级电容器材料、质子交换膜电池为代表的燃料电池材料、电动汽车的发展现状与材料对未来电动车发展的作用。第四节光电材料与光伏材料产业环境友好的光催化材料，重点介绍纳米二氧化钛及其复合物光催化材料的制备、光催化空气治理与水治理技术；先进的太阳能分解水制氢光电材料；硅半导体为代表的太阳能电池材料以及最新的钙钛矿结构的光电材料、国内光伏材料产业发展。教学重点：几种特色能源材料（储氢材料、电池材料、光电材料）的特点和基本功能与应用难点：电池材料与光电材料的工作原理与最新环境友好能源材料的制备技术。

第六章环境友好农用材料教学要求：1.了解农用材料的现状与发展要求；2.

掌握农用高吸水树脂材料、可降解农用塑料材料的结构特征与应用性质；3.

理解材料结构与性能的相互关系。教学内容：第一节农用材料的现状与发展趋势第二节环境友好（生态）土壤改性材料复合缓释材料、农用高吸水树脂、生态肥料等第三节环境友好（生态）农药生物农药、绿色农药的类型与发展，我国的技术进展第四节环境友好（可降解）农用塑料材料农用塑料地膜-生物降解地膜、光降解地膜、光/生物双降解地膜以及植物纤维地膜等材料的结构特点，发展趋势。教学重点：农用材料的现状与发展要求；农用高吸水树脂材料、可降解农用塑料材料的结构特征，与应用性质；难点：农用高吸水树脂材料与可降解农用塑料材料的结构与性能的相互关系。

第七章环境友好建筑材料教学要求：1.

了解环境与建筑材料的相互关系；2.

掌握环境友好建筑材料的特点；3.

理解建筑材料生命周期的影响评价模型。教学内容：第一节环境与建筑材料的相互关系第二节环境友好（绿色）建筑材料概念与类型环境友好（绿色）建筑材料又称生态建材、环保建材和健康建材，它是指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源，大量使用工业或城市固态废弃物生产出的无毒、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料。第三节几种环境友好建筑材料的介绍生态混凝土、粉煤灰制造混凝土骨料、生态玻璃建筑材料以及建筑材料生命周期的影响评价模型。教学重点：环境与建筑材料的相互关系；环境友好建筑材料的特点以及环境友好建筑材料的介绍。难点：建筑材料生命周期的影响评价模型。

三、学时分配教学内容其中：各教学环节学时分配

章节主要内容学时分配讲授实验讨论习题实践在线学习其它支撑课程教学目标第一章材料与环境协调发展概述概论44

1、3第二章清洁生产与绿色化学43

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1、3第三章环境友好的可再生天然材料44

1、2、3第四章环境友好高分子