《材料研究方法》绪论.pptx

材料研究方法

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一、绪 论

材料科学?组成—结构—性能的关系及其规律图1.1材料科学四要素

测试分析方法图1.2物质相互作用和产生的信息

测试分析方法的发展1.更高的灵敏度3.更高的准确性2.更好的选择性4.更快的分析速度5.更高的自动化程度6.更完善的多元分析7.更可信的形态分析 8.实现无损分析9.原位，活体内，实时分析

材料研究方法技术路线实验技术数据分析广义???狭义????X射线衍射方法电子显微术红外光谱分析核磁共振分析等

材料研究方法图1.3材料研究方法的基本构架

本课程的主要内容?绪论?光谱分析（红外与拉曼光谱、紫外-可见光）?核磁共振谱?质谱（有机与无机质谱）?X射线衍射分析（XRD、XRF、XPS）?电子显微镜（TEM、SEM、EMPA等）?热分析（DSC、TG、DTA、DTG等）其他测试分析方法

教学目标正确选择材料分析、测试方法；看懂或分析一般的测试结果（图谱、图像等）；可以与分析测试人员共同商讨有关材料分析研究的实验方案和分析较复杂的测试结果；具备专业从事材料分析测试工作的初步基础，具备通过继续学习掌握材料分析测试的新方法、新技术的能力。

学习要求和方法?要求掌握各仪器分析方法及原理，基本掌握仪器构成—方法及基本原理；能够根据研究对象和任务，正确选择分析方法——分析对象（样品要求）及基本应用（结果分析）?方法 把握各环节:听讲-自学-作业-实验-查阅相关资料考核方式 考试（70%）+平时（30%；其中考勤40%，作业30%，小论文40%）

二、光 谱 分 析

电磁波作用及其分析测试方法区 域波长范围激发能级光谱方法?射线0.005?0.14nm核Mossbauer谱X射线0.1?10nm内层电子X射线光谱远紫外线10?200nm?电子真空紫外光谱紫外线200?400nmn及?电子紫外光谱可见光400?800nmn及?电子可见光谱近红外线0.8?2.5?m振动与转动近红外光谱中红外线2.5?25?m振动与转动红外光谱拉曼光谱远红外线25?300?m振动与转动远红外光谱微波0.03?100cm分子转动电子自旋微波波谱电子自旋波谱无线电波1?1000m原子核自旋核磁共振波谱

电磁波参数c为光速，3*1010cm/s；ν为频率，赫Hz，也可以用波数σ来表示，即1cm长度上含波的数目，cm-1；能量ΔE的单位焦耳J；h为普朗克常数6.626*10-34J/s

光谱图的几个重要参数?峰的数目和位置?峰的强度?峰的形状庚酸的红外光谱图

三、紫 外 光 谱

紫外光谱的产生分子中价电子的能级与跃迁紫外光谱:价电子跃迁而产生的吸收光谱

价电子跃迁M +? 基态h? ?M*激发态? E1（△E）E2?E=E2 - E1=h?量子化；选择性吸收;紫外：200-400nmUltravioletUV可见：400-800nmVisiblelihgtVis，UV-Vis

不同分子价键的电子跃迁不同价键电子跃迁紫外光区：π π*n π*

光谱学中的一些定量关系透光度T:T%=I/I0×%吸光度A:A=lg1/T=lgI0/IA=εcL朗伯-比尔定律（Beer-LambertLaw）lgA=lgcL+lgε

紫外吸收光谱的应用?价电子跃迁伴随振动转动能级跃迁—谱带?谱带数目、波长、强度、形状?官能团等结构推定性不强—共轭结构的信息?溶剂极性及溶剂pH引起谱带移动

紫外光谱的表示形式紫外吸收光谱的表达方法

四、红外吸收光谱

英文及缩写?InfraredAbsorptionSpectro-metry?IR?FTIR

红外吸收光谱的产生?红外光谱:成键原子振动能级（伴随转动能级）的跃迁产生的吸收光谱?产生条件：（1）光子能量-振动能级能量匹配，? （2）相互作用，分子的偶极矩的改变。能量的吸收是通过偶极矩变化实现的。μ=q×d红外活性、非红外活性

吸收波长—分子振动方程式双原子分子振动弹簧球模型振动频率的计算公式ν简谐振动频率k力常数—键强度μ=mAmB/(mA+mB)折合质量（简化质量）质量增加，振动频率减少。m：-C-H3300-2700cm-1，-C-O1300-1000；k：单键1300，双键1600，三键2200；收缩振动频率高于弯曲振动

分子的运动形式线性分子：3n-5；非线性分子：3n-6直线形分子的运动状态水分子的振动及红外吸收

分子的振动形式亚甲基—CH2—的几种基本振动形式及其红外吸收

红外光谱图的形式聚乙烯的红外光谱图

红外光谱的特征性-基团频率?基团频率：与一定的结构单元（官能团）相关联的振动频率，实际上也与所处化