时间：2023-10-19 12:19:23
【关键词】过氧化氢 过氧化氢酶 排水集气法 实验改进
【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2015）02-0131-01
“比较过氧化氢在不同条件下的分解”是人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书生物必修1《分子与细胞》第5章第1节的实验。教材上的实验原理为过氧化氢分解后可产生具有助燃功能的氧气，但在常温下分解速率很慢，用带火星的卫生香检验，卫生香不复燃；单独加热过氧化氢溶液，用带火星的卫生香检验，长时间加热沸腾后，带火星的卫生香火星变得明亮但不复燃，说明过氧化氢在加热时分解了，但速率较慢；在过氧化氢溶液中加入不同的催化剂，通过对比卫生香的燃烧程度比较不同催化剂的效率，燃烧越剧烈，效率就越高。本文通过查阅文献以及教学实践，尝试通过改进实验装置，采用排水集气法来收集氧气，以克服教材上实验操作的弊端，提高实验的成功率。改进后的实验原理为氧气几乎不溶于水，可用排水集气法收集过氧化氢分解后释放的氧气，通过对比在过氧化氢溶液中加入不同的催化剂后，在相同时间内产生氧气的多少，即可判断催化速率的大小。
一 改进原因及装置设计
通过查阅文献及在实践中发现，教材中的方法存在以下几点不足：（1）过氧化氢分解后不仅产生氧气，还会生成水，且水与氧气的体积比为2∶1，加之反应产生大量含水分的气泡，都会影响卫生香的燃烧，从而导致实验误差较大。（2）由于装置不严密，过氧化氢分解产生的氧气容易逸出试管，很难全部留在试管中用于助燃从而影响实验的观察效果甚至可能导致失败。（3）当产生大量氧气时，卫生香燃烧剧烈，于实验者而言则存在安全隐患。
为解决上述问题，通过跨学科方法组合及反复实验，对实验装置进行了改进，设计了一个不用点燃卫生香但又安全、效果直观的装置，以观察不同催化剂的催化效率。改进后的实验装置如下图所示。
改进后的装置
二 实验准备
1.材料用具
2个铁架台、1个水槽、1个10mL的量筒、1支试管、1个双孔橡胶塞、2根滴管（肝脏研磨液与碘化钾溶液各用1根滴管）、1根橡胶管、1个试管夹、新配置的体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3.5%的氯化铁溶液、新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液。有研究表明，20%的猪肝研磨液除用课本提及的猪肝、鸡肝外，还可以用青蛙、蟾赊或者鱼的肝胰脏做实验材料，也能达到相同的效果。温度是影响酶活性的条件之一，如果是在夏天做实验，实验室没有冰箱，肝脏溶液的过氧化氢酶活性容易受到影响，此时也可以用富含过氧化氢酶的马铃薯、苹果和桃子等一类去皮后会被氧化成红褐色的蔬菜或水果替代。
2.装置准备
首先将橡胶塞打好2个孔，然后在试管中加入2mL的过氧化氢溶液，水槽中加入适量水，量筒装满水，最后如左图所示连接好装置。排尽量筒和橡胶管中的气泡，即可用滴管往试管中滴加催化剂进行实验。由于过氧化氢具有强氧化性，有一定的腐蚀作用，因此，教师在实验前应注意提醒学生在滴加过氧化氢溶液时，切勿让溶液溅到皮肤上，如若不小心粘上此液，务必及时用清水冲洗干净。
三 实验过程及结论
准备好装置后，用胶头滴管吸取少量20%的猪肝研磨液，滴加2滴到装置中的试管中，注意添加肝脏研磨液后不能拔出滴管，以免气体逸出，10秒后将连接量筒的胶管移出，读出量筒中氧气的体积。连续做三次实验，求出所得气体体积的平均值。滴加3.5%氯化铁溶液的实验同上。通过用产生气体体积的平均值除以反应时间可计算出催化剂的催化效率，实验结果如下表所示。
在不同催化剂作用下过氧化氢分解收集得到氧气的体积
催化剂 实验次数 平均值 催化效率
第1次 第2次 第3次
猪肝研磨液 26.0mL 25.0mL 26.5mL 25.8mL 2.58mL/s
氯化铁溶液 0 0 0 0 0
由上表可知，20%的肝脏研磨液的催化效率为2.58mL/s，而在3.5%氯化铁溶液的催化下，几乎无法收集到氧气。肝脏研磨液的催化效率比氯化铁溶液的催化效率高得多，由此可直观得出“同无机催化剂相比，酶的催化效率更高”的结论。
参考文献
[1]李永华.比较过氧化氢在不同条件下的分解实验改进[J].实验教学与仪器，2011（5）：30
[2]丁稳双.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验的注意事项及改进措施[J].生物学通报，2006（10）：59
本节内容是在学习了常见的酸（硫酸和盐酸）的性质后对另一类物质――碱的学习。酸和碱是常见的两类化学物质，也是化学实验中最常见的试剂。对于碱，在已有的生活和以往的学习过程中，学生已经接触到这类物质，对它已经有了初步的认识：在学习“二氧化碳的性质”时，学生知道了二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的反应原理；在学习“二氧化碳的工业制法”时，了解了生石灰溶于水放出大量热并且生成熟石灰；在学习“溶解时的吸热或放热现象”时，学生认识了氢氧化钠溶于水的过程中伴随放热现象；在学习“溶解度”时，学生知道了澄清石灰水中的溶质是氢氧化钙，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低；在学习“酸的性质”时，掌握了酸碱指示剂的变色规律。上述这些有关碱的零散知识，是学生进一步学习的基础。
本节课以实验为主线构建学生学习的知识主线，以氢氧化钙为参照物，对比学习氢氧化钠的性质，在学习过程中，注重对学生学习兴趣的激发和归纳能力的培养。
二、教学目标
知识与技能：
1.认识氢氧化钠和氢氧化钙的主要性质和用途；
2.认识常见碱的俗称及其腐蚀性，了解使用时的安全注意事项。
过程与方法：
通过探究实验、小组讨论、汇报交流等活动，培养学生动手能力，体会对比的学习方法，形成物质鉴别的一般思路和方法。
在参与的过程中，感受化学与生活的密切联系，培养学生求真求实的科学态度。
教学重点：认识氢氧化钠和氢氧化钙的主要性质和用途。
教学难点：通过对氢氧化钠和氢氧化钙的学习，体会对比的学习方法，并形成物质鉴别的一般思路。
三、课前准备
材料准备：氢氧化钠固体、氢氧化钙固体、氢氧化钠溶液、水、盛满二氧化碳的软塑料瓶、烧杯、表面皿、药匙、多媒体、图片等。
学生分组：采用小组合作学习的方式，指定组长，指导本小组同学完成学习任务。
四、教学过程
多媒体展示：超市中有一种自加热盒饭，加热剂是分开包装的生石灰和水，使用时将绳子一拉，10分钟即可加热食品。这种自加热盒饭的原理是什么？
学生联系所学知识，写出反应原理：CaO+H2O=Ca（OH）2，反应过程中放出大量的热。
引入：在前面的学习中，我们已经知道澄清石灰水中的溶质氢氧化钙是一种碱，而炉具洗涤剂中也有一种碱叫氢氧化钠。今天我们就来认识这两种碱――Ca（OH）2和NaOH。这里有两种白色固体，它们分别是氢氧化钠和氢氧化钙，如果要把它们鉴别出来，你有什么办法呢？
学生可能会想到利用氢氧化钠和氢氧化钙在物理性质和化学性质上的差异进行鉴别。
讲述：鉴别两种物质的前提是知道它们的性质差异，而我们只有在全面了解它们的性质后才能知道差异在哪里。所以我们首先来了解它们的性质。
多媒体展示：盐酸、硫酸两种酸溶液和氢氧化钠、氢氧化钙两种碱溶液中的离子情况。
提问：盐酸和硫酸的化学性质相似的原因是溶液中都存在相同的H+。氢氧化钠和氢氧化钙溶液中的离子情况又如何呢？
根据氢氧化钠和氢氧化钙的化学式，学生对两种溶液中的离子情况进行猜测。
根据图片分析氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液中的离子情况，得出结论：两种碱溶液中都存在自由移动的OH-，所以氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液的化学性质相似。
讲述：两种碱溶液中存在相同的离子――OH-，但也有不同的金属离子。它们的性质应该有相似之处，也有不同之处。下面我们就分别从物理性质和化学性质的角度来比较两种碱的异同。
实验准备：在实验桌上的两个表面皿中，分别加入少量的氢氧化钠和氢氧化钙固体。并放置两个盛有等量水的小烧杯。
提问：观察表面皿中的固体，对两种碱的溶解性大小利用设计实验进行比较。
多媒体展示：制作叶脉书签；鸡爪浸泡在氢氧化钠浓溶液中的状况。
提示：氢氧化钠有强烈的腐蚀性，因此，它的俗名有烧碱、火碱、苛性钠。操作时要特别注意安全。
展示：将表面皿中放置一段时间后的氢氧化钠和氢氧化钙固体向学生展示。
观察对比放置一段时间后的氢氧化钠固体与刚刚取出的氢氧化钠固体。（氢氧化钙固体无变化。了解潮解的过程。）
讲述：在空气中放置一段时间后的氢氧化钠固体，表面会变得潮湿并逐渐溶解。这种现象我们称之为潮解。
实验：观察两种碱的颜色、状态，并通过实验比较两种碱的溶解性。（学生在加碱的过程中可能会缺少对比意识，即没有往两个烧杯中加入等量的碱。）
在比较溶解性时，通过触摸烧杯壁感受氢氧化钠溶解过程中的放热情况。了解氢氧化钠的腐蚀性及其俗称。
小结两种碱的物理性质。
明确两种碱物理性质上的差异。
引导：通过对比两种碱溶液中的离子，我们分析得出两种碱应该具有相似的性质，下面我们以熟悉的氢氧化钙为参照物，共同研究两种碱的化学性质。
体会学习方法――以已知物质为参照物来学习相似的未知物质的性质。学生联系到与酸碱指示剂的作用；也会根据澄清石灰水与二氧化碳的反应而猜测碱可能与二氧化碳发生反应。
提问：你认为碱可能具有什么样的化学性质？
讲述：OH-在氢氧化钙和氢氧化钠溶液中都有，溶液都显碱性，而且都能使紫色石蕊溶液变蓝，使无色的酚酞溶液变红。
演示：在氢氧化钠溶液中通入二氧化碳气体。
观察现象：无明显现象。
提问：二氧化碳能够与氢氧化钠溶液产生反应如何来证明呢？
小组讨论证明二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的方法，并将讨论结果记录在笔记上。
演示：一组对比实验：往两个装有二氧化碳的软塑料瓶中，分别加入等量水和氢氧化钠溶液，振荡。
观察现象：两个瓶子都变瘪了，但是加入氢氧化钠溶液的那个瓶子变瘪的程度更大。
提问：如果只向装有二氧化碳的软塑料瓶中加入氢氧化钠溶液，通过瓶子变瘪能否说明氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应呢？
回答：不能，软塑料瓶变瘪还可能是由于二氧化碳溶于水中造成的，实验不严密。
讲述：大家已经证明二氧化碳会与氢氧化钠溶液反应，其实，氢氧化钠和氢氧化钙还能与二氧化硫、三氧化硫这些非金属氧化物反应，反应原理相似。
请同学们写出这些反应的化学方程式。
练习书写化学方程式：
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O
SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O
提问：氢氧化钠固体如何保存？原因是什么？
回答：密封保存。（1）氢氧化钠固体易潮解；（2）氢氧化钠固体与空气中的二氧化碳反应而变质。
提问：氢氧化钠固体可以干燥二氧化碳、二氧化硫气体吗？
回答：不可以，因为氢氧化钠与二氧化碳、二氧化硫气体发生反应，所以不能干燥。
提问：如何得到这两种重要的碱呢？
多媒体展示：氢氧化钠和氢氧化钙的工业制法。初步了解两种碱的工业制法。
提问：学完这两种碱的性质后，现在你会用哪些方法来鉴别氢氧化钠和氢氧化钙固体呢？
应用所学知识，归纳鉴别氢氧化钠和氢氧化钙固体的方法。引导学生分析两种碱在用途上的区别及其原因。
小结：在实际应用中，鉴别二氧化碳气体用澄清石灰水；而吸收或除去二氧化碳气体一般用氢氧化钠溶液。
课堂检测：学生课堂检测，及时反馈学生新授知识掌握情况。
五、教学反思
本节内容通过学生活动，指导学生学习方法。在对比学习两种酸的基础上，推测两种碱存在相似性质的原因。从它们结构中都存在OH-，可以判断它们都有碱性，同时每种物质可能也有其各自的特性。在认识它们的共性时，氢氧化钙（澄清石灰水）学生已比较熟悉，因此作为参照物，通过与氢氧化钙对比，学习氢氧化钠的性质。这样安排使学生更易掌握所学的新知识。
在课堂中，突出学生的主体作用，从学生已知的知识入手，进行对比分析，得到结论，通过一系列对比实验，倡导自主、合作、探究的学习方式，在实验中让学生学会观察、思考、总结和归纳，培养学生科学探究的能力，也让学生获得积极的情感体验。整个教学过程提供了一个解决问题的情境，是一个探究过程，因而也有利于培养分析与解决问题的能力。
对于课堂检测部分，反馈形式多元化：有教师的即时面批，有小组内的互批互评，有学生在黑板上的板书，有投影“示错”等。教学效果较好，课堂检测的正确率较高。
氧化铝、氢氧化铝作为本节教学的主线，教材将其安排在金属代表物和钠的重要化合物之后，是学生第一次接触两性化合物内容，难度较大。而本节内容对于化学必修2中的物质结构、元素周期表等理论知识则起到承上启下作用，教学重要性凸显出来。
【教学方法】
实验探究法，设计如下线索：创设情景提出问题设计实验方案动手实验解决问题。
【教学目标】
【知识与技能】
1.能写出代表氧化铝、氢氧化铝两性的化学方程式。
2.能预测氢氧化铝的两性并设计实验证明。
3.能通过实验室制取氢氧化铝得出其两性的结论。
【过程与方法】
1.培养学生获取信息和加工信息的能力。
2.通过探究Al2O3的两性及制取Al（OH）3，类推至Al（OH）3的两性，培养学生的知识迁移和应用能力。
【情感、态度与价值观】
通过对Al2O3、Al（OH）3两性的探究，培养学生能通过现象看本质及分析能力。
【教学重点】氧化铝和氢氧化铝的两性，Al（OH）3的制备。
【教学难点】Al（OH）3的制备及两性探究。
【教具准备】
仪器：试管若干、胶头滴管。
试剂：0.5 mol/L Al2（SO4）3溶液、稀氨水、10%盐酸、6 mol/L的氢氧化钠溶液。
【教学环节】
一、创设情景――导入：铝锅上炖着的酸汤鱼散发的香味扑鼻而来……他突然想起了学过的铝的化合物知识。心里打起了退堂鼓，这火锅吃还是不吃？金属铝有一层致密的氧化膜，这层膜能经得起酸汤的考验吗？
二、提出问题――设计实验方案――解决问题
【实验探究1】
验证酸汤鱼火锅到底吃不吃？――设计氧化铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的实验，观察氧化铝是否溶解。
仪器：试管、胶头滴管。
试剂：氧化铝、10%盐酸、6 mol/L的氢氧化钠溶液。
小组发言，汇报实验现象及结论。
实验结论：盐酸和氢氧化钠与氧化铝反应。
【板书】铝的重要化合物
（一）氧化铝：
1.化学性质：典型的两性氧化物。
2.两性氧化物：既可与酸反应，又可与碱反应生成盐和水的氧化物。
三、创设情景――过渡导入：实拍小视频，胃疼怎么办？选择氢氧化铝为成分的胃药医治胃酸过多引发的胃疼。说明氢氧化铝有什么样的化学性质？类比一下，氧化铝有两性，请预测氢氧化铝是否有两性？怎么验证你的预测呢？
四、提出问题――设计实验方案――解决问题
【创新探究】不提供氢氧化铝试剂，怎么制取呢？让学生自主分组讨论选择，然后分工开展氢氧化铝制备实验探究，并最终确定正确的制备方法
方案一：氧化铝+水
方案二：Al2（SO4）3溶液+NaOH溶液
方案三：Al2（SO4）3溶液+氨水
【汇报交流】记录各小组选择的制取方案、相应的实验现象、结果，探讨为什么用同样的药品却有的能制得沉淀，有的得不到沉淀，有的先有沉淀后来却消失了，引导得出制备氢氧化铝的方法，进而分析推出氢氧化铝既酸又碱的特殊两性性质。
实验结论：氢氧化铝能与碱反应，但只与强碱反应。
【板书】（二）氢氧化铝
五、提出问题――设计实验方案――解决问题
【实验探究2】
Al（OH）3有两性吗？分组选择药品和仪器，结合创新探究知识设计实验，完成两性的验证。
仪器：同实验探究1。药品：10%盐酸、6 mol/L的氢氧化钠溶液、稀氨水、硫酸铝溶液。
小组发言，汇报实验现象及结论。
实验结论：盐酸和氢氧化钠与氢氧化铝反应。
【板书】（三）化学性质（两性）
（Al（OH）3与盐酸反应生成铝盐和水，与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水）
两性氢氧化物：既可与酸反应又可与碱反应，生成盐和水的氢氧化物。
六、作业：上网查阅资料完成200字以内的小论文，题目自拟。
内容：
1.氢氧化铝作胃药的原理。2.氢氧化铝作净水剂的原理。
【板书设计】
铝的重要化合物
（一）氧化铝
（Al（OH）3与盐酸反应生成铝盐和水，与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水）
两性氢氧化物：既可与酸反应，又可与碱反应生成盐和水的氢氧化物。
【教学反思】
关键词：纳米 氢氧化镁 阻燃
Abstract: the nano magnesium hydroxide because non-toxic, smokeless, resistance drops, filling flame retardant effect is good and so on the many kinds of advantages, has become a smoke and smoke suppression reduced the important inorganic flame retardants. This paper mainly introduces the nano nano magnesium hydroxide flame retardant mechanism and the comparative advantage, and simple analysis at home and abroad and its development tendency and application situation.
Keywords: nano magnesium hydroxide flame retardant
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
随着高分子材料愈来愈广泛地应用于生产和生活的各个领域，高分子材料的阻燃问题越来越引起人们的关注。随着化工、电器、电子、机械、汽车、船舶、航空和航天发展，对产品材质的阻燃要求也愈来愈高。纳米纳米氢氧化镁由于无毒、无烟、阻滴、填充阻燃效果好等多种优点，已成为减烟、抑烟的重要无机阻燃剂，特别适用于加工温度较高的聚烯烃塑料[1]。其燃烧时不产生腐蚀性气体，不腐蚀模具，还可以用于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙橡胶及不饱和聚酯等高分子材料的阻燃 [2]。因此，近年来纳米氢氧化镁在阻燃领域有较快的发展。
一、纳米氢氧化镁阻燃机理与优点
20世纪80年代至90年代初,国外学者Hornsby和Watson[3]对其作用机理进行了较深入的探讨。他们认为纳米氢氧化镁的阻燃和抑烟机理主要是由于以下几方面作用： 1. 纳米氢氧化镁受热分解释放出结晶水而吸收了大量的热量，抑制了聚合物材料温度上升，并能延缓其热分解和降低材料的燃烧速度。2. 纳米氢氧化镁分解产生氧化镁覆盖在可燃物表面，能起到一定的物理隔热作用。3. 纳米氢氧化镁分解产生的大量水蒸汽稀释了气相燃烧区中可燃气体以及其他物质的浓度。4. 另外，纳米氢氧化镁有利于形成表面炭化层，阻止了热量和氧气的进入。
纳米氢氧化镁具备以下优势：1.无毒、无腐蚀性，优异的抑制HCl生成的能力。2..热分解温度高达340～430℃，分解能高达1.37KJ/g，高于氢氧化铝的1.17KJ/g，有利于提高阻燃效率[4]。3. 粒径小，容易均匀分散，且对设备磨损小。4、同时纳米纳米氢氧化镁既是阻燃剂，又是补强填充剂，可减少能源的消耗。5. 原料易得，生产成本低。
二、纳米氢氧化镁国内外发展情况
国外在20世纪30年代已开始生产氢氧化镁，最初主要是作为耐火材料氧化镁的中间产物。20世纪90年代以来，随着纳米科技的发展，其生产和应用在国外特别是美国和日本得到了迅速发展，据不完全统计，目前国外纳米氢氧化镁的总生产能力已超过140万吨[5]。近年来国外关于纳米氢氧化镁阻燃剂的研究开发和生产十分活跃，世界上许多化学公司纷纷新建或扩大纳米氢氧化镁的生产。如美国Martin Marietta公司新建一套年产7万吨装置，Dow Chemicals公司已将其年产3万吨纳米氢氧化镁装置扩大到12.5万吨/年[6]。
从80年代中后期开始，我国多家科研单位相继进行了阻燃氢氧化镁及氢氧化铝的制备工艺研究工作，并用它们取代传统的阻燃剂，取得了较好的阻燃效果。20世纪后期开始，北京化工大学、中国科技大学等单位研究了氢氧化镁的制备、结构及其在聚丙烯、聚氯乙烯、三元乙丙橡胶等高分子材料中的应用，取得了显著的进展。
目前研究中还存在一些亟待解决的问题，比如：纳米粉体团防团聚技术研究、制备过程中的结晶动力学和热力学研究、高纯度纳米粉体的工业化制备技术等。
三、纳米氢氧化镁未来发展方向
纳米氢氧化镁用作阻燃剂时，必须经过特殊处理和表面改性，未来将朝着纯度更高、粒径更小、表面极性更低的方向发展[7]。
当前，纳米氢氧化镁阻燃剂主要有两大难题需要解决[8]：一是形貌控制，普通的沉淀纳米氢氧化镁制造比较容易，但作为阻燃用的纳米氢氧化镁的粒子应为纤维状或片状，需特殊制备才能满足后续生产的需求；二是过滤性能，纳米氢氧化镁沉淀颗粒细，粘性大，给洗涤、分离操作带来很大困难。因此，对现有生产工艺进行改进，成为当前比较迫切的问题。
需要解决的问题以及今后的发展有以下几个方面：
1. 研究生产过程中有关阴离子及沉淀对产物性能的影响。通过工艺改进，改善纳米氢氧化镁产品的形貌和性能，生产出不同物性指标的产品，使其比表面积大大减小，粒子之间不易聚集，在非极性树脂中的分散性和相容性得以改进。
2. 纳米化。改善相容性及分散性，同时要求能改善基材的加工性能和物理性能。
3. 新的制备工艺的研究。通过研究，改进现有制备工艺，探索新的制备工艺，制备出针状或纤维状纳米氢氧化镁，提高材料的扭曲强度和延伸率。
4. 纳米氢氧化镁表面改性研究。选择合适的表面改性剂和用量,提高纳米氢氧化镁在材料的分散性、相容性。
5. 微胶囊化。进一步提高分散性及相容性。
参考文献
[1] 刘立华，张建杨，张连瑞，周长山.纳米氢氧化镁阻燃剂的应用现状及前景展望[J].化工科技市场，2006，29(3)：29～31
[2] 汪关才，卢忠远，胡小平，张建华.无机阻燃剂的作用机理及研究现状[J].材料导报，2007，21(2)：47～50
[3] Hornsby P R，Watson C L.1Wlechanism of smoke suppression and fire retardancy in polymerscontaining magnesium hydroxide filler[J].Plastics and Rubber Processing and Application，1989，11(1):45～51
[4] Jurs J L, Tour J M.Novel flame retardant polyarylethers synthesis and testing[J].Polymer，2003，44(13):3709
[5] 徐传辉，王万勋，陈玉坤，曾能，何慧，贾德民.纳米氢氧化镁阻燃聚合物材料的研究进展[J].绝缘材料，2007，40(1)：32～35
[6] 郭如新.纳米氢氧化镁――一种具有广阔发展前景的化工产品[J]海湖盐化工 1996，26(2)：29～32
[7] 孙永明，刘建兰，俞斌.新型无机阻燃剂―――纳米氢氧化镁[J].化工时刊，2004，18(6):25～26
[8] 闫修川，李召好等.阻燃用纳米氢氧化镁的表面改性研究现状[J].盐湖研究，2005，13(4)：67～71
姓名：邓天彩（1982） 性别: 男 民族: 汉
籍贯（精确到县）:广东省肇庆市封开县长安镇 学历: 在读硕士研究生 职称: 助理工程师 职务: 检验员 工作单位： 佛山市质量计量监督检测中心
作者简介 姓名：区卓琨（1978） 性别: 女 民族: 汉
籍贯（精确到县）:广东省佛山市南海区平洲街道 学历: 在读博士研究生 职称: 高级工程师 职务: 副主任 工作单位： 佛山市质量计量监督检测中心
关键词：优良；助燃剂；制备方法
综合来说，氢氧化铝是目前工业上用量最大和应用最广的无机阻燃添加剂。氢氧化铝作为阻燃剂既能阻燃，又可以防止发烟，并且不产生滴下物，也不产生有毒气体，因此，在工业上得到较为广泛的应用，使用量也在逐年增加。使用范围：热固性塑料、热塑性塑料、合成橡胶、涂料及建材等行业。同时，氢氧化铝也是电解铝行业所必需氟化铝的基础原料，在该行业氢氧化铝也是得到非常广泛应用。
1 氢氧化铝的制备方法
根据不同用途，氢氧化铝的制备方法有很多种。工业用氢氧化铝的制备方法有拜耳法、碳酸氢铵法、碱石灰烧结法以及拜耳烧结联合，实验室制法就比较简单，可以用可溶性铝盐和氨水反应制得，也可以用四羟基合铝酸钠与过量二氧化碳反应制得。以下就是比较常用的几种氢氧化铝的制备途径。
1.1 人造大理石用氢氧化铝的制备方法
将铝酸钠溶液进行种分分解，影响种分分解的因素有很多，要把握好进入分解槽浆液的稳定性，从而提高溶液的过饱和度是提高分解率的首要途径。通过种分分解，得到D50为60-110?m的氢氧化铝粗颗粒料，将粗、细两种颗粒料按照粒度比6-7：1和重量比1.5-3.5：1比例混合均匀，即得到可用作人造大理石填料的氢氧化铝[1]。
1.2 超细氢氧化铝的制备方法
氢氧化铝被人们用作阻燃填充剂时，其粒度大小对材料的阻燃性能会产生一定的影响，实验证明，当氢氧化铝添加到一定量时，阻燃性能随其粉粒直径的减小反而增强。这表示，直径愈小，氢氧化铝粉粒的阻燃效果就愈好。所以，制备超细氢氧化铝就能更好的应用到塑料和橡胶等产品中。人们通常采用液相法、固相法以及直接沉淀法来制备超细氢氧化铝，并已取得了较好的效果[2]。
1.3 实验室用氢氧化铝的制备方法
氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应。一般情况下，氢氧化铝通常是用铝盐加氨水制备而得的，简单易操作，可控性强。通常实验中的氢氧化铝都是这么制得的。
2 探索氢氧化铝制备过程中的意外发现
在一次用铝盐加氨水制备氢氧化铝的实验中，做完实验后，了解氢氧化铝胶体能净水的性质，正好桌旁恰巧有一朵红花，于是顺手把红花浸泡在制备氢氧化铝沉淀的上层清液检验，结果红花竟然退色了。为了探索红花退色背后的原因，我打算用实验来证明。
我认为红花退色有三种可能：一是，由于氢氧化铝胶体的净水作用，对红花直接起作用导致红花退色；二是上层清液中不存在氢氧化铝胶体，可能是花瓣上的某些物质与上层清液反应导致退色；三是上层清液过量的氨水是花儿退色。为了一探究竟，验证我的看法，决定做三组实验，分别设计实验检验，利用实验验证到底是谁在起作用。
取一些同样的红花，榨取汁液，稀释后待用。
（1）首先，我们做第一组试验，取少量稀释后的汁液于洁净的试管中，滴加制备氢氧化铝沉淀的上层清液检验，发现退色，没有其他现象。证明可能是花瓣上的某些物质与上层清液反应导致退色的观点是错的。
（2） 其次，我们做第二组试验，分成了几步。
1）取少量带有腐殖质的泥土，溶解、过滤后得浑浊液。取少量液，向里面加入一些饱和的明矾溶液，过一会儿，发现水变澄清了，里面出现了悬浮物。证明氢氧化铝胶体能净水。
2）取少量浑浊液，向里面加入活性炭，过一会儿，发现水变澄清了，并且有絮状物质被吸附在活性炭表面，这些白色物质与前面的悬浮物相似，证明氢氧化铝的净水原理是吸附。
3）取少量浑浊液，向里面加入制备氢氧化铝沉淀的上层清液，没有现象，证明上层清液中不含有氢氧化铝胶体。
4）取少量稀释后的汁液于洁净的试管中，向里面加入饱和的明矾溶液，发现不退色，没有其他现象，证明退色不是氢氧化铝胶体的作用。
（3）在分析了上层清液的成分后，我们做了第三组实验。
1）取少量稀释后的汁液于洁净的试管中，滴加饱和氯化钠溶液，不退色，证明不是氯离子的作用。
2）取少量稀释后的汁液于洁净的试管中，滴加饱和氯化铵溶液，不退色，证明不是铵离子的作用。
3）取少量稀释后的汁液于洁净的试管中，滴加氨水，退色，证明是氨水在起作用。
4）取少量稀释后的汁液于洁净的试管中，滴加氢氧化钠溶液，退色，证明是氨水的碱性在起作用。
至此，我们终于发现了红花退色的根本原因。原来这种红花的色素比如胡萝卜素、花色素等，呈酸性，遇碱后发生中和反应，所以红花退色。
这只是化学的一个缩影。化学影响着我们生活的方方面面，从这些有趣的化学变化中，我们探索所发生的复杂的微观反应，从而得出真理，把它更好地应用到我们的生活中，创造更大的财富。
参考文献：
[1]学，冯晓明，刘国艳，孟祥庆，马晓宁.人造大理石用氢氧化铝的制备方法[D].
[2]章玲英，宋锡瑾.纳米氢氧化铝粉体的制备及工艺优化[D].
关键词：实验探究；氧化铝；氢氧化铝；学习乐趣
作者简介：谢清秀（1984-），女，福建莆田，大学本科，中教一级，主要研究方向：化学实验教学.
化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验是化学教育的一种最有效的教学手段，它可以帮助学生建立和巩固化学基本概念，获得化学知识、训练科学方法、培养科学素质.实验探究也很自然地成为化学课堂教学实施探究式教学的最重要手段.因此实验是化学的灵魂，是化学的魅力和激发学生学习兴趣的主要源泉，更是培养和发展学生思维能力和创新能力的重要方法和手段.如何在化学课堂教学中发挥实验的重要作用，调动学生的兴趣和求知欲呢？以高中化学苏教必修1铝的氧化物与氢氧化物为例，来谈谈探究实验的在化学教学中的重要性.
一、教材分析
对于铝的氧化物和氢氧化物的教学，《课程标准》要求根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解铝的重要化合物的主要性质.对于氧化铝和氢氧化铝与盐酸的反应，学生学习没有障碍.氧化铝和氢氧化铝与强碱溶液反应是教学中的一个难点，这点必须用实验加以突破.高中课程标准要求了解常见金属及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用.据此提出基本要求：掌握氢氧化铝的性质及其制备方法.基于此，该部分内容采用学生分组实验的方式，在教师的引导下学生动手、动脑、动口.不仅可以活跃课堂气氛，可以激发学生学习化学的兴趣，帮助学生获得化学知识和实验技能，还有助于培养实事求是、严肃认真的科学态度和科学的学习方法，而且在实验探究过程中，通过生生间、师生间的交流，培养了学生的合作精神、团队精神、对社会的奉献精神和当今社会成员间所必备的人文精神等.
二、课堂分组实验准备
试管架、胶头滴管、试管、2mol/L的AlCl3溶液、6mol/L的氨水、6mol/L的盐酸溶液、6 mol/L的NaOH溶液
三、课堂教学过程及评价
1.创设情境，引入新课
用胃药广告引入新课，让学生根据中和反应的原理思考胃药中添加氢氧化铝的目的，写出氢氧化铝与盐酸反应的化学方程式，同时思考为什么胃药不能用氢氧化钠或者氢氧化钙而用氢氧化铝的原因，在分析胃药中和胃酸原理的过程中初步认识氢氧化铝的弱碱性.
设计意图：（1）通过视频播放广告激发学生的兴趣，活跃课堂气氛，并通过具体问题检测学生对初中所学酸碱中和反应等相关知识的掌握情况；（2）通过生活实际引入化学知识的学习，提升学生的化学价值观.
2.活动设计――分组实验
活动一：认识氢氧化铝
将2mL～3mL2mol/L的AlCl3溶液注入洁净的试管中，逐滴加入6 mol/L的氨水.观察实验现象.写出相应的化学反应方程式和离子方程式.
设计意图：（1）从探究实验中培养学生观察实验现象和分析实验现象的能力并认识氢氧化铝及其物理性质；（2）巩固离子方程式的书写
活动二：认识氢氧化铝是一种两性氢氧化物
将活动一反应后的混合液分成三份，分别滴加6 mol/L的氨水、6 mol/L的盐酸溶液、6 mol/L的NaOH溶液，观察实验现象，并写出相应的化学反应方程式和离子方程式.
设计意图：（1）从动手操作实验，使课堂探究程度逐渐开放，教学中根据学生实际操作逐一分析，能体现课堂教学的生成性；（2）通过对比实验突出本节课的重点――氢氧化铝的两性，使学生在探究氢氧化铝的两性的过程中形成氢氧化铝的第一种制备方案DD可溶性铝盐和弱碱反应，同时在实验探究过程中发现氢氧化铝能与强碱溶液反应而体现酸性，从而完善学生对氢氧化物的分类观.
活动三：认识氢氧化铝的制备方法
往活动二中滴加NaOH溶液的试管中吹入二氧化碳气体，观察实验现象，并写出相应的化学反应方程式和离子方程式.
设计意图：（1）从实验中探究氢氧化铝的第二种制备方案，并引导学生通过酸与盐反应制备氢氧化铝实验的探究中，认识盐酸、碳酸、氢氧化铝酸性强弱的变化规律，得出制备氢氧化铝的另一种制备方案DD可溶性偏X酸盐和弱酸反应.从该实验中让学生学习到制备化学物质的常用方法DD酸和盐反应生成新酸和新盐，进一步拓展学生的转化观.（2）在实验中，好几个小组的学生并没有观察到白色沉淀，教师通过与学生的探讨交流得出未观察到实验现象的原因是滴加氢氧化钠过量了，从而让学生反思实验操作的同时，感受到控制试剂用量的重要性.（3）在本活动中，用呼出的气体代替二氧化碳，不仅能省去了二氧化碳的制取简化实验，而且增强了实验的趣味性，提高学生学习化学的积极性，享受化学给他们的乐趣.
3.创设问题情境，引导学生从三个探究实验中设计实验室制取氢氧化铝的最佳实验方案
三个活动探究中，学生有能力提出制取氢氧化铝的实验方案.
方案一：往氯化铝溶液中滴加适量的氨水
方案二：往偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体
教师在学生方案的基础上进一步提升，提出方案三往氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，再往混合液中滴加适量氯化铝溶液
设计意图：（1）在过去有关元素化合物知识的学习过程中，学生已经初步建立起了包括元素观、转化观、分类观、实验观和化学价值观等在内的学科观念，通过对氢氧化铝的性质和制备的学习，能够在巩固学生原有学科观念的同时，使他们对物质的转化观、分类观等形成辩证的认识.（2）培养学生分析、解决问题和归纳总结的能力，从中体会“碱与盐反应生成新的碱和新的盐”、“酸与盐反应生成新的酸和新的盐”的化学反应规律，为以后学习其它物质的制取做知识储备.
4.进一步认识氢氧化铝的另一性质和用途
介绍氢氧化铝的热稳定性及实际应用――阻燃填充剂，介绍氢氧化铝胶体可以净水，但铝元素在人体内积累对健康有害，逐步被含铁净水剂代替.
设计意图：（1）通过氢氧化铝在生产生活中重要应用的介绍，使学生进一步认识化学和生产生活的紧密联系，以提升学生的化学价值观.（2）从生活实验入手，激发学生学好化学知识的强烈欲望，进一步增强健康意识.
5.由氢氧化铝受热分解生成氧化铝的性质，过渡到氧化铝的性质学习环节，认识氧化铝及其两性
（1）从金属氧化物的角度认识氧化铝与酸的反应，并书写氧化铝与盐酸反应的化学方程式；（2）由氢氧化铝的两性猜想氧化铝的两性并提出验证方案；（3）学生分组实验：对比打磨和未打磨铝条与氢氧化钠溶液的反应现象.
设计意图：（1）通过回顾金属氧化物与酸反应的性质，不仅巩固了旧知识，还能培养学生从物质分类的角度学习同类物质的化学性质；（2）通过分组实验，复习了铝与氧气的反应，从中学生也能体会到铝抗腐蚀性能好的原因；（3）通过对比探究实验验证猜想的正确性，进一步使学生认识到实验对获取化学知识的重要性，从而巩固学生的实验观.
6.通过PPT展示，认识氧化铝的存在及用途
O计意图：利用丰富的图片，增加教学直观性，激活学生感受性；以境促知、情知交融，能突出性质与用途的关系，并提升学生的化学价值观.
7.课堂小结
建立知识网络，构建出铝及铝的重要化合物之间转化的关系图
设计意图：以铝的重要化合物为载体，深化认识元素化合物的一般思路和方法，让学生从物质类别角度构建铝及铝的化合物的知识体系.
四、教学反思
1.利用学生已有的知识储备，一步步引导学生归纳总结氢氧化铝的制备方案，在学生的思维中产生自我生成、自我构建的过程.改变以往元素化合物的学习模式：结构性质用途.从日常生活和实验探究出发，把学习的主动权交给学生，引导学生从实验中发现问题，思考问题，解决问题，进而将探索推向深入，也就是“在思中学”.
2.从实验室制备氢氧化铝出发，使学生意识到试剂定量控制的意义，既突出教学重点，又突破教学难点，加深学生对氢氧化铝的两性的认识；增设铝和覆盖有氧化铝的铝与碱反应的对比实验，引发学生的认知冲突，提高学生解决问题的能力.这样可以使学生在探究的过程中获取新知识的同时，理解科学实验的意义，从而强化自身的实验观.
3.在教学过程中，突出了在实验探究中学习，在协作交流中学习，从直观的实验现象上升到理论知识，通过学生自己动手实验，体会成功的成就感，享受化学课堂带来的乐趣.
参考文献：
[1]俞叶.《铝的氧化物和氢氧化物》教学及反思.中国信息技术教育， 2015（06）：29-31.
[2]施俊芳.《铝的氧化物与氢氧化物》教学设计.读写算：教研版， 2013（11）.
[3]陈天云.指导发现法在高中化学教学中的践行与反思――以“铝的氧化物与氢氧化物”教学设计为例.化学教与学， 2016（6）：86-88.
[4]孙丽梅.《铝的氢氧化物》教学设计及反思.新课程・中学， 2015（7）：17-17.
葡萄糖氢氧化铜浊液颜色变化碱性环境在现行化学教材中，葡萄糖与新制氢氧化铜反应的实验，常被用来引导学生判断葡萄糖分子中具有醛基的结构，是一种醛糖。其中，在教材设置的具体实验方案为：“在洁净的试管中加2ml、10%的氢氧化钠溶液，滴加4～5滴5%硫酸铜溶液，得到含氢氧化钠的氢氧化铜悬浊液。加入2ml、10%的葡萄糖溶液，加热，观察并记录实验现象。”我们在实验时发现，葡萄糖与新制Cu（OH）2混合得到的深蓝色溶液，用酒精灯微热时生成绿色浊液，继续加热时绿色浑浊会渐变为黄色，导致沸腾时又出现转红色，甚至暗红色。
针对上述实验过程中出现的丰富的颜色变化，有人认为是反应中的物质转变“Cu（OH）2―CuOH―Cu2O”引起的，也有作者认为：“加热出现的黄色、橙红色直至暗红色，均为不同晶粒的Cu2O”导致。关于葡萄糖与新制氢氧化铜反应实验及其变化现象，笔者下面拟想再补充几点认识。
一、混合不同用量比CuSO4和NaOH及相关实验
因两种试剂相对用量不同，硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液混合时大致分为四种情况，混合后得到相应混合液分别与葡萄糖溶液反应时的现象也不尽相同。
1.当硫酸铜溶液过量时，一般生成难溶于水的淡黄绿色的碱式硫酸铜沉淀。该沉淀本身具有很好的热稳定性，加入葡萄糖溶液后煮沸也不会明显的变化。
2.当氢氧化钠的用量适当过量时，主要生成天蓝色的氢氧化铜沉淀，并有部分溶解生成深蓝色的[Cu（OH）4]2-。向该浑浊液中加入葡萄糖溶液并加热，有明显的蓝、绿、黄等颜色的转变过程，并最终出现砖红色沉淀。
3.当氢氧化钠的浓度很大（10mol/L以上）且大大过量时，把生成的氢氧化铜沉淀几乎全部溶解转换为深蓝色的[Cu（OH）4]2-溶液。[Cu（OH）4]2-的氧化能力较氢氧化铜要强得多。加热该溶液并不会有因为分解而变黑的现象出现，但若混合葡萄糖溶液则会迅速转变为棕红色浑浊液，一般看不到以上丰富的颜色变化。
4.当氢氧化钠与硫酸铜用量的物质的量恰好为2U1时，生成天蓝色的氢氧化铜沉淀，氢氧化铜沉淀极易分解，室温下即可缓慢生成黑色的CuO。至于氢氧化铜的中性浊液与葡萄糖混合的反应，笔者补充探究实验1。实验表明，中性氢氧化铜浊液与葡萄糖混合加热时，有明显的发生反应的实验现象，但不能形成黄色或砖红色沉淀。
实验1：在小烧杯中加入等体积的0.1mol/LCuSO4溶液和0.2mol/LNaOH溶液，混合并搅拌使之充分反应。然后加入适量的蒸馏水洗涤沉淀，用玻璃棒搅拌后静置，用倾析法倒去上层清液，重复上述操作至清液呈中性。取少量上述中性氢氧化铜浊液，加入葡萄糖后加热，浊液出现明显的黄绿色，继续加热至沸腾，颜色不再改变。
二、碱性是葡萄糖与氢氧化铜反应必须强调的实验条件
实验表明，在氢氧化钠不足时制备得到的浊液（含难溶的碱式硫酸铜），加热时并不与葡萄糖反应；中性的氢氧化铜浊液虽能与葡萄糖反应，但氧化能力较弱，在日常教学中若单纯使用氢氧化铜进行醛基的检验，明显是不合实际的；在碱性条件时，含[Cu（OH）4]2-的氢氧化铜浊液与葡萄糖反应时很灵敏，而且同等条件下，碱强，即[Cu（OH）4]2-含量越多时，生成沉淀的速度越快，颜色相对越深。
实验2：在试管中加3mL10%的氢氧化钠溶液，滴加约半滴管5%的CuSO4溶液振荡。用酒精灯加热使天蓝色的絮状沉淀完全转化为黑色的CuO。用A、B两个试管各取少量上述黑色浊液，并将其中A试管中的CuO预先用蒸馏水洗至浊液呈中性，然后向两试管中各加入1mL10%的葡萄糖溶液，振荡并加热。试管A中无明显变化，试管B中浊液变成浅绿色――黄绿色――黄色，最后成砖红色浊液，试管底部有少量砖红色物质。
可见，即使是Cu（OH）2分解得到的CuO，只要在碱性条件下也是能氧化葡萄糖的。实际上，只要能够提供足够的[Cu（OH）4]2-，无论是Cu（OH）2，还是CuO、碱式硫酸铜等，氧化葡萄糖的现象就能发生，而过量碱的作用就是溶解氢氧化铜，以生成氧化性更强的[Cu（OH）4]2-，同时也能中和氧化产物（如葡萄糖酸等）的酸性。所以，溶液的碱性是保证葡萄糖与氢氧化铜反应实验获得成功必须强调的条件，而并不需要苛求氢氧化铜是否是“新制的”。
三、加热不同酸碱性条件下的葡萄糖溶液的变色情况
有研究表明，葡萄糖分子在一定条件下易发生差向异构化，转变为链形结构烯醇化的烯二醇中间体，然后生成甘露糖、果糖等物质，部分还会继续脱水形成5-羟甲基糠醛，是一种暗黄色针状晶体。实验发现，葡萄糖溶液变色程度与5-羟甲基糠醛的形成是平行的。对此，有学者认为5-羟甲基糠醛会继续分解为乙酰丙酸和甲酸或发生聚合，而5-羟甲基糠醛的聚合物为一种树脂状的有色物质，从而导致葡萄糖溶液的变色。
实验3：用小试管去4mL10%的葡萄糖溶液，然后加入2mL10%的氢氧化钠溶液，室温下约5分钟后原无色溶液即出现明显的淡黄色，并逐渐加深为黄色、棕色；若用酒精灯微热，溶液颜色迅速加深为黄色、棕色、棕红色，充分加热时甚至是棕褐色。
实验4：用小试管取4mL10%的葡萄糖溶液，然后加入2mL蒸馏水，若塞上橡胶塞后在室温下放置，葡萄糖溶液短时间内无明显变化，直至一个月后才略显极淡的黄色；若用酒精灯加热，也未见变色现象。
实验5：用小试管取4mL10%的葡萄糖溶液，然后加入2mL稀硫酸，用酒精灯加热，溶液未变色；塞上橡胶塞后，在室温下放置2个月也仍无明显变化。
由实验3～实验5的现象说明，葡萄糖的变色速率与溶液的酸碱性有着紧密的联系。如果溶液的PH越大，变色就越快越显著，特别在碱性范围内，葡萄糖溶液在很短时间内即会变色。
教材中葡萄糖与新制氢氧化铜浊液反应变色现象的分析，我们不难得出这样的认识：（1）氢氧化钠溶液过量，混合液实际上是强碱性环境；（2）制备的氢氧化铜浊液不足以完全氧化葡萄糖，即反应体系中葡萄糖溶液过量。基于上述实验的环境来解释反应体系中的颜色转变时，也有必要关注到加热时葡萄糖溶液自身发生的一些变化，而这一点是常被我们所忽略的。
综上所述，我们在葡萄糖与氢氧化铜反应的实验中看到的浊液的系列复杂的颜色变化，并不仅仅是缘于反应过程中存在不同颜色物质[Cu（OH）2、CuOH、Cu2O等]间的转化，抑或由不同晶粒大小各异的Cu2O引起的，更是浊液中的固体部分本身的色泽与溶液的颜色共同复合作用的结果。
参考文献：
[1]张金才.葡萄糖与新制氢氧化铜反应实验的问题探究.实验教学与仪器，2010，（04）.
[2]赵士寿.药剂学选论.上海科学技术出版社，1964.
长期以来，从水中分解出氢气是一个世界级难题。现在，一种新的制氢技术为氢能的开发和利用展示了前所未有的诱人前景。氢在自然界中含量最为丰富，它广泛存在于水、矿物燃料和各类碳水化合物中。但要想获得纯净的氢气，科学家们必须通过化学反应利用其他含氢化合物进行制备，现在使用的约96％氢气都由煤和天然气等非可再生能源产生，不仅无法解决能源短缺问题，由煤和天然气等非可再生燃料制造氢气还会排放出大量二氧化碳，带来严重的环境污染。水变氢，不简单
太阳源源不断地将光和热输送到地球，为我们带来光明和温暖。每一秒钟，太阳照射到地球表面的能量就相当于500万吨煤燃烧所释放的能量。这样计算，一年照射到地球上的太阳能量接近人类年消耗总量的1万多倍。在矿物能源日趋枯竭、环境恶化加剧的情况下，资源丰富、干净清洁的太阳能势必会在未来的能源结构中扮演重要角色。
但长久以来，对于取之不尽用之不竭的太阳能，我们仍缺乏高效的转化和储存利用的手段。要使水中的氢氧键和氢键分离需要消化很大的外界能量。最初，在进行分解时必须符合以下两个条件： 是实验处于高温环境；二是水受到波长小于165毫米的远紫外光照射。后者的缺陷显而易见：紫外线在太阳光谱中仅占4％的比例，远低于占43％的可见光，不能使太阳光得到充分利用。1972年，日本科学家藤岛昭和本多健一报道了发生于二氧化钛半导体单晶电极上的光分解水生成氢气的现象。虽然产氢效率极低，但这个里程碑式的发现，让人们看到了利用常温可见光照射水来制备氢气的契机，光催化分解水制氢研究迎来了新纪元。光催化分解水制氢以取之不尽的太阳能为诱导、半导体催化材料为媒介，将水分解为氢气和氧气。而且。提取出的氢气作为能源使用后还会重新回到水的形态，不会过多消耗能源，也不会带来环境污染。因此，光催化分解水制氢的方法一浮出水面，就受到各国科学家的关注。转化率，不理想
要想从水中分离出氢气，需要耗费大量的能源。要使水在可见光的照射下能够彻底分解，必须在水里加入半导体光催化剂，加快水的分解，提高氢气的产率。光催化作用属于光化学反应，其作用机理是借助光的作用改变化学反应的途径，或使原有的反应速率加快。在反应过程中，除了光的作用外，还需要光催化剂的参与。光催化剂通常为固体半导体，能够在光的激发下加速反应的进行，而其本身不会发生性质上的改变。
最先在水制氢过程中充当光催化材料的是二氧化钛。它可以从水蒸气、纯水、水溶液等多种反应条件下制备氢气。为了提高光解水制氢的效率，国内外做了大量的二氧化钛改性工作，目的是要提高它的催化活性。但是改性后的二氧化钛在光催化分解水的反应中，制氢效率仍不够理想。
同时，科学家也从未停止对于其他光催化剂的探索，继二氧化钛之后，又陆续开发出氮化物系列、硫化物系列等光催化材料。然而，到目前为止，较低的光催化效率仍是制约该制氢技术应用和发展的瓶颈，且没有一种催化剂的活性能够满足商业化和工业化的要求，何时能进入应用更是难以预测。人们不禁要问，找一种性能优良的光催化剂就这么难吗?
虽然人们有能力从化学角度准确判断物质的属性，但具体到实际操作过程中，材料的性质就会变得难以捉摸，同一种物质经过不同的处理方法会发生各种意想不到的变化。比如有的材料性能不稳定，反应还没开始本身就先被消耗掉了；有的材料虽然满足分解水的要求，却没有分解水制氢的反应活性。当然，寻找材料的过程也不是全无规律可循。可以通过观察材料的颜色变化判断该材料能否吸收可见光，比如白色的材料就肯定不能用作可见光催化剂，因为白色意味着该材料对可见光根本不能吸收。但最终还是需要通过大量的研究实验，孜孜不倦地尝试。
另外，助催化剂在光催化分解水制氢反应体系中，同样起着非常重要的作用。通常，光催化剂自身只有较低的分解水制氢的活性，而近年来人们发现对光催化剂进行一些金属物质的复合负载，光催化剂就能表现出较高的制氢活性。例如一些重金属元素如钯、钌、铑等，以及部分金属的氧化物如氧化镍、二氧化钌、三氧化二铬等，都可以作为常规的助催化剂。最近，研究人员利用化学还原方法，把三氧化二铬与钯的复合助催化剂，成功负载在硫化镉表面，将光催化分解水制氢的效率大幅提高到56％。研究发现，在水中如果添加了亚硫酸盐或其他易被氧化的材料，光照产生氢气的速度又将进一步提高。从最早在紫外光下制氢效率不到1％，到现在的56％，不可不说是个振奋人心的跨越。新合金，最期待
不久前，美国科学家研制出了种新的氮化镓锑合金，其能更方便地利用太阳光将水分解为氧气和氧气，这种新的水解制氢方法，不仅成本低廉，且不会排放出二氧化碳。科学家们在美国能源部的资助下，借用最先进的理论计算证明，在氮化镓化合物中，2％的氮化镓由锑替代，这样结合而成的新合金将拥有适宜的电学特性。当其浸入水中并暴露于阳光下时，会通过光电化学反应，借用太阳能将水分子中的氢原子和氧原子之间的化学键分开，将水分解为氢气和氧气。
氮化镓是一种半导体，自上世纪90年代以来，已被广泛应用于制造发光二极管。锑最近几年也越来越多地被用于微电子设备内。而这种氮化镓锑合金是首个简单且容易制造的可通过光电反应水解制氢的材料。而且，在光电化学反应中，这种合金是催化剂，这意味着它并不会被消耗，因此可被不断地回收利用。科学家们已经制造出了这种合金，并正在测试其将水解制氢的效率。领导该研究的美国肯塔基大学计算机科学中心的马杜麦农表示：“以前，科学家们利用光电反应水解制氢使用的都是复杂材料。但我们决定另辟蹊径，尝试利用易制造的材料来完成这个任务，并希望将这些材料内的电子排列进行微调，以获得令人满意的结果。”