材料分析测试实验

现代科技的飞速发展对材料分析测试的要求越来越高，新的分析测试方法和技术不断涌现，材料分析测试技术也越来越朝着专一化和集成化的方向发展。面对种类繁多和功能复杂的现代材料分析测试仪器，复杂的测试谱图和数据分析处理，特别需要一本简洁、易懂、实操行性较强的教材，从而对我国的科技工作者，特别是广大材料、化学等相关专业的学生，提供材料分析检测以及谱图分析和数据处理的案例示范和帮助，这是笔者撰写本书的目的之一。
广东第二师范学院化学系开设了材料化学（理科）四年制本科专业。科技创新的基础往往是材料的创新，材料的创新离不开材料分析检测技术的支撑。我系的“材料分析方法”和“材料分析测试实验”课程的开设正是为了满足材料科技人才培养的需要。编写一本适合我系的材料化学专业本科生实验教学需要的教材，是撰写这本《材料分析测试实验》教材的目的之二。本教材立足于材料分析检测技术的前沿性，突出实验的综合性，适合高年级的材料、应用化学、化学及相关专业的本科生及研究生使用和参考。
本书实验内容分为材料的物相与形貌及光谱分析、材料的元素组成及结构分析、多孔材料的表面积测试及孔分析、电池的电学性能测试、高分子材料的综合热分析及力学性能测试。另外本书还附有常用测试分析软件和测试系统的应用案例，包括CIE色度坐标软件、XPSPEAKS 4.1软件、BELMaster数据分析软件、CorrView数据分析软件、ZView阻抗分析软件、NEWWare BTS电池检测系统。由于书中很多插图是直接从软件中截取，为保持与软件界面的一致性，图中保留了部分英文。
最后，感谢广东省高等教育“创新强校工程”基金项目——材料化学专业应用型人才培养课程体系建设的资助！向所有给予本书支持和帮助的人表示衷心的感谢！
由于编著者能力水平有限，书中难免存有不妥之处，敬请专家、同仁和读者批评指正。

尹伟
2020年5月18日

尹伟，分析化学专业教授，广东省高等学校“千百十工程”省级培养对象，广东省普通高校先进材料与节能减排工程技术开发中心主任。长期从事纳米复合功能材料、锂离子电池等方面的研究，在国内外学术界有一定的学术影响。另外，在稀土配合物发光机理的研究也取得重要成果，完善了前人的发光理论。擅长材料形貌、晶相分析、光学分析、色谱和电化学分析。

本书依据材料及化学专业的实验要求，从材料的物相与形貌及光谱分析、材料的元素组成及结构分析、多孔材料的表面积测试及孔分析、电池的电学性能测试、高分子材料的综合热分析及力学性能测试五个方面介绍了材料的测试分析技术，具体包括11个实验。另外本书还附有常用测试分析软件和测试系统的应用案例，包括CIE色度坐标软件、XPSPEAKS 4.1软件、BELMaster数据分析软件、CorrView数据分析软件、ZView阻抗分析软件、NEWWare BTS电池检测系统。
本书可作为高等学校材料、应用化学和化学等专业的高年级本科生的实验教材，也可供相关研究人员参考使用。

第一部分材料的物相与形貌及光谱分析
实验一LED荧光粉制备及光谱分析002
一、实验目的002
二、实验原理002
三、实验试剂、材料和仪器005
四、实验内容005
五、结果与讨论008
实验二X射线粉末衍射光谱测试及物相分析010
一、实验目的010
二、实验原理010
三、实验仪器011
四、实验步骤013
五、物相定性分析014
六、结果与讨论021
七、问题与思考题021
实验三锂离子电池正极材料的透射电子显微分析022
一、实验目的022
二、实验原理022
三、实验仪器026
四、实验内容028
五、结果与讨论028
六、问题与思考题029
实验四扫描电子显微及电子能量分散谱分析030
一、实验目的030
二、基本原理030
三、实验器材037
四、测试内容与步骤038
五、实验结果分析040
六、思考题040

第二部分材料的元素组成及结构分析
实验五介微孔稀土掺杂二氧化钛的制备及其拉曼光谱分析044
一、实验目的044
二、实验原理044
三、实验试剂、材料和仪器049
四、实验内容049
五、结果与讨论051
六、思考题052
实验六介微孔稀土掺杂二氧化钛的X射线光电子能谱分析053
一、实验目的053
二、实验原理053
三、实验材料和仪器063
四、实验内容063
五、数据处理与谱图分析064
六、结果与讨论065

第三部分多孔材料的表面积测试及孔分析
实验七介微孔稀土掺杂二氧化钛的低温液氮等温吸附脱附分析068
一、实验目的068
二、实验原理068
三、材料和仪器071
四、实验内容071
五、结果与讨论080

第四部分电池的电学性能测试
实验八锂电池和碱性电池的性能测试082
一、实验目的082
二、实验原理082
三、实验材料和仪器095
四、实验内容096
五、结果与讨论102
六、结论102
实验九18650锂离子动力电池的制造与性能测试104
一、实验目的104
二、实验原理104
三、实验材料和仪器106
四、实验内容106
五、结果与讨论111
六、问题与思考112

第五部分高分子材料的综合热分析及力学性能测试
实验十聚苯乙烯塑料的热重和差热分析114
一、实验目的114
二、实验原理114
三、实验材料和仪器116
四、实验内容116
五、结论与讨论119
六、思考题119
实验十一聚苯乙烯塑料力学性能测试120
一、实验目的120
二、实验原理120
三、实验材料和仪器124
四、实验内容124
五、结果与讨论130
六、问题思考130

附录一CIE色度坐标软件简介及应用案例131
一、CIE色度坐标软件的简介131
二、CIE色度坐标软件的应用131
三、使用CIE1931软件显示荧光粉样品的色度坐标空间134

附录二XPSPEAKS 4.1软件的简介及XPS案例分析136
一、XPSPEAKS 4.1软件的简介136
二、Tb3+/TiO2样品的XPS元素能谱分析137

附录三低温液氮等温吸附脱附数据分析155
一、BELMaster数据分析软件简介155
二、样品数据分析160

附录四CorrView数据分析软件介绍和应用案例168
一、CorrView 数据软件简介168
二、数值积分168
三、曲线拟合170

附录五ZView 阻抗分析软件的应用174
一、ZView 阻抗分析软件简介174
二、等效电路中的电路元件 175
三、基本等效电路模型177
四、软件使用步骤178
五、拟合案例183
六、模拟电路拟合实践的一些建议186

附录六深圳新威NEWWare BTS电池检测系统的介绍和应用案例188
一、NEWWare BTS电池检测系统简介188
二、NEWWare BTS电池检测系统登录188
三、单点的启动/单个电池的测试190