高级能源材料表征原理及技术

目录

第1章 绪论 1

1.1 材料的概念与分类 1

1.1.1 材料的概念 1

1.1.2 材料的分类 1

1.2 能源材料的结构与性能 3

1.2.1 能源与能源材料 3

1.2.2 能源材料结构与材料性能的关系 4

习题 11

参考文献 11

第2章 X射线分析 12

2.1 布拉格定律 12

2.1.1 布拉格定律的建立 12

2.1.2 布拉格方程的推导 12

2.1.3 布拉格方程的讨论 13

2.2 X射线衍射 14

2.2.1 X射线的产生 14

2.2.2 X射线的特性 15

2.2.3 X射线衍射技术 16

2.2.4 X射线物相分析 17

2.3 掠入射X射线散射 22

2.3.1 同步加速器简介 22

2.3.2 同步加速器的优势 25

2.3.3 基本原理 26

2.3.4 掠入射小角X射线散射 29

2.3.5 掠入射广角X射线散射 32

2.4 案例分析 36

习题 40

参考文献 41

第3章 光学和透射电子显微镜 42

3.1 光学成像原理与模式 42

3.1.1 光学成像原理 42

3.1.2 理想光学系统 44

3.1.3 光学系统的放大率 47

3.1.4 显微镜成像 49

3.1.5 光学成像模式 50

3.1.6 案例分析 53

3.2 透射电子显微镜 55

3.2.1 基本工作原理简述 55

3.2.2 透射电子显微镜的基本构造 56

3.2.3 主要技术参数 60

3.2.4 样品制备 61

3.2.5 扫描透射电子显微镜 63

3.2.6 案例分析 64

习题 66

参考文献 66

第4章 扫描显微镜 68

4.1 扫描电子显微镜 68

4.1.1 扫描电子显微镜简介 68

4.1.2 扫描电子显微镜工作原理 68

4.1.3 扫描电子显微镜系统组成 69

4.1.4 扫描电子显微镜主要性能参数 71

4.1.5 实验操作及分析 71

4.1.6 案例分析 73

4.2 扫描隧道显微镜 74

4.2.1 扫描隧道显微镜简介 74

4.2.2 扫描隧道显微镜工作原理 75

4.2.3 扫描隧道显微镜系统组成 77

4.2.4 扫描隧道显微镜工作模式 78

4.2.5 扫描隧道谱 79

4.2.6 案例分析 80

4.3 原子力显微镜 81

4.3.1 原子力显微镜简介 81

4.3.2 原子力显微镜工作原理 82

4.3.3 原子力显微镜系统组成 84

4.3.4 原子力显微镜工作模式 85

4.3.5 实验操作及分析 87

4.3.6 案例分析 91

4.4 开尔文探针力显微镜 93

4.4.1 开尔文探针力显微镜简介 93

4.4.2 开尔文探针力显微镜工作原理 93

4.4.3 开尔文探针力显微镜系统组成 95

4.4.4 开尔文探针力显微镜工作模式 97

4.4.5 实验操作及分析 98

4.4.6 案例分析 99

习题 101

参考文献 102

第5章 振动光谱分析 104

5.1 傅里叶变换红外光谱 104

5.1.1 基础知识 104

5.1.2 傅里叶变换红外光谱原理和分析基础 105

5.1.3 傅里叶变换红外光谱仪 108

5.1.4 常见分子的红外光谱 111

5.1.5 案例分析 117

5.2 拉曼光谱 118

5.2.1 拉曼光谱原理和分析基础 119

5.2.2 拉曼光谱仪器介绍 121

5.2.3 拉曼光谱的应用 122

5.2.4 案例分析 122

习题 123

参考文献 123

第6章 核磁共振波谱法 124

6.1 核磁共振基本原理 124

6.1.1 原子的自旋 124

6.1.2 自旋核在外磁场中的行为 125

6.1.3 核磁共振现象 126

6.1.4 核磁共振波谱重要参数 127

6.1.5 核磁共振碳谱 130

6.2 核磁共振波谱仪 133

6.2.1 核磁共振波谱仪原理 133

6.2.2 核磁共振波谱仪发展历程 133

6.2.3 核磁共振波谱仪基本分类与组成 134

6.2.4 连续波和脉冲波谱仪 135

6.2.5 仪器介绍 136

6.3 案例分析 137

习题 138

参考文献 139

第7章 光电子能谱仪 140

7.1 光电效应 140

7.1.1 光学辐射 140

7.1.2 能带理论 142

7.1.3 外光电效应基本定律 144

7.1.4 外光电效应作用原理 144

7.2 X射线光电子能谱 146

7.2.1 XPS的理论基础 146

7.2.2 XPS仪的仪器结构和工作原理 147

7.2.3 XPS仪的实验技术 149

7.2.4 XPS图的分析 150

7.3 紫外光电子能谱 157

7.3.1 UPS的理论基础 157

7.3.2 UPS的测试装置 157

7.3.3 UPS图分析 158

习题 159

参考文献 160

第8章 吸收与发射光谱分析 161

8.1 紫外-可见-近红外光谱 161

8.1.1 紫外-可见-近红外吸收光谱产生的原理 161

8.1.2 影响紫外-可见-近红外吸收光谱的因素 161

8.1.3 紫外-可见-近红外分光光度计 163

8.2 荧光光谱学 167

8.2.1 原理 168

8.2.2 发光参数 169

8.2.3 荧光强度的影响因素 171

8.2.4 荧光分析仪器 172

8.2.5 案例分析 173

习题 174

参考文献 174

第9章 热分析手段 175

9.1 热重分析仪 175

9.1.1 热重分析仪简介 175

9.1.2 典型应用：橡胶分析 185

9.2 差示扫描量热仪 187

9.2.1 差示扫描量热仪简介 187

9.2.2 DSC仪器操作及案例分析 193

9.3 热导率测量 195

9.3.1 导热系数和热扩散率简介 195

9.3.2 测量仪器的使用及案例分析 207

习题 209

参考文献 210

第10章 电化学测试技术 211

10.1 电化学测量 211

10.1.1 电化学测量原理 211

10.1.2 案例分析 217

10.2 电化学循环伏安测试 219

10.2.1 循环伏安测试简介 219

10.2.2 实验步骤及数据处理 224

10.2.3 案例分析 227

10.3 电化学阻抗谱分析技术 229

10.3.1 电化学阻抗谱工作机理及组成部分 229

10.3.2 电化学阻抗谱测量技术简介、数据处理及应用 232

10.3.3 案例分析 236

习题 238

参考文献 238

第11章 溶液性质测试 239

11.1 黏度测试 239

11.1.1 牛顿内摩擦定律 239

11.1.2 黏度分类 240

11.1.3 流变测量的边界条件 241

11.1.4 黏度测量传统方法 241

11.1.5 黏度测量新型技术 249

11.1.6 案例分析 251

11.2 Zeta分散液稳定性测试 252

11.2.1 Zeta电位的定义 253

11.2.2 双电层理论 253

11.2.3 DLVO理论 255

11.2.4 电动现象 258

11.2.5 Zeta电位测量方法 259

11.2.6 案例分析 265

11.3 激光散射测试 266

11.3.1 光散射原理 266

11.3.2 激光光散射仪简介 269

11.3.3 激光光散射法的应用 270

11.3.4 案例分析 270

习题 271

参考文献 271

第12章 其他常见测试仪器 273

12.1 比表面积测试 273

12.1.1 气体吸附法 273

12.1.2 案例分析 279

12.2 电感耦合等离子体测试 281

12.2.1 技术简述 281

12.2.2 电感耦合等离子体测试技术工作原理 281

12.2.3 ICP测试操作流程及应用 284

12.2.4 案例分析 286

习题 288

参考文献 289