作品名稱:無水無氧實驗操作平臺
功能作用介紹:
我們在長期的教學、科研和成果轉化實踐過程中發現,有機化學合成,特別是藥物和精細化學品合成中用到無水無氧操作的步驟越來越多;在化學工業應用領域,能掌握無水無氧操作原理和技能的畢業生備受企業青睞?;诖?,將化學實驗操作性強、富于啟發性與思考性、有工業應用背景的無水無氧實驗作為化學實驗教學改革的一部分,引入到本科化學實驗教學課程中,進一步培養學生對科學的興趣,針對高年級化學類專業實驗特點,我們自制了適用于本科實驗教學用的 “無水無氧實驗操作平臺”,該操作平臺是由16套便攜式無水無氧操作系統、16套雙排管儀器、16臺真空泵、整體不銹鋼氣體輸送管路以及氣體鋼瓶連接而成。每套操作系統既有獨立的氣體管路控制閥門,獨立的壓力表,可單獨用于課堂演示或獨立實驗,同時16套操作系統通過不銹鋼氣體輸送管路及閥門與氣體鋼瓶相互連接,可以同時容納16個學生進行無水無氧實驗。該套實驗操作平臺可用于各種敏感化學反應的實驗教學,可應用于不同化學類專業,如有機化學、精細化學、材料化學的相關實驗課程的開設。
無水無氧實驗操作平臺是由科研中的Schlenk操作裝置進行改進而來,適用于多人次的同時在線無水無氧實驗。整個操作平臺包括16套便攜式無水無氧操作系統、16套雙排管儀器、16臺真空泵、整體不銹鋼氣體輸送管路以及氣體鋼瓶。每套便攜式無水無氧操作系統通過真空硅膠管與各自的雙排管、真空泵相連接組成一套獨立的Schlenk裝置線,16套便攜式無水無氧操作系統之間通過不銹鋼氣體輸送管路連接,然后與氣體鋼瓶相接。整套實驗操作平臺中的每臺Schlenk裝置線都可單獨使用,又可同時使用,方便本科生實驗教學。平臺上使用的便攜廂式無水無氧操作系統裝置采用不銹鋼外殼的整體設計、微壓,每套均有獨立的微壓壓力表,可以使氣體除水除氧裝置更加安全;廂體體積小,保證其能靈活移動;廂式無水無氧操作系統中除水柱和除氧柱采用攜帶加熱裝置的不銹鋼殼體,避免了普通玻璃外殼除水、除氧柱易碎易爆的缺點。自帶的柱體加熱裝置避免了普通除水、除氧柱活化時需重新搭建加熱裝置的繁瑣操作,同時采用柱子內置熱電偶和溫控儀裝置可以精確的控制除水、除氧柱活化再生時的溫度;整套系統中均采用壓力表監測系統中氣體的壓力,避免了普通Schlenk操作系統中使用的U型水銀壓力計外殼易碎,水銀易沖出的缺點,使用更安全;在廂式無水無氧操作系統裝置中,通過在氣體管路的合適位置安裝了活化閥和閥門,從而保證在不拆卸的狀態下,僅通過閥門的適當調節能夠將無水無氧操作系統轉化為獨立的活化再生系統,達到直接對除水柱、除氧柱進行活化的目的,因此保證了整個實驗平臺可以一次安裝,反復使用,滿足本科實驗人多量大的特點。
Schlenk操作是化學合成中一種特殊的高級操作,通過自制無水無氧實驗操作平臺,開設相應的無水無氧實驗,使學生在本科階段就能接觸到有機合成的高級操作,極大的提高了學生對化學科學的興趣,同時Schlenk操作的復雜性和嚴格性也培養了學生的耐心和一絲不茍的科學態度,讓學生在較高層次上了解化學實驗領域中的特殊研究方法及手段。國內目前還沒有相應的適用于本科實驗教學的無水無氧實驗操作平臺。實踐證明,自制本科無水無氧實驗操作平臺,可以應用到化學類專業本科生實驗教學中,達到了預期設計目的。該平臺不僅能應用于本科實驗教學,還可以應用于科學研究,有著良好的推廣前景。
作品名稱:無水無氧實驗操作平臺
完成單位:華東理工大學