功能材料制备与性能表征实验教程（刘德宝)

本书紧密结合“功能材料”专业课程体系的教学内容，并集编者的教学体会和国内外相关文献资料编写而成。全书分为功能材料合成与制备、结构表征和性能测试三部分实验，主要着重于学生的专业知识、技术、实验方法和手段的综合应用训练和工程意识的培养。每个实验阐明了实验目的、实验原理和实验内容，详细介绍了实验仪器设备、实验方法与步骤、实验注意事项，并布置了相关的思考题。本教程选材紧密贴近功能材料科研领域的前沿和热点方向，具有较强的实用性和新颖性。

本书适用于功能材料专业、材料物理专业、材料化学专业以及新能源材料与器件专业的本科生实验课程教材以及研究生实验参考书。

第一篇功能材料制备实验/1

实验1溶胶-凝胶法制备一维纳米材料1

实验2水热法制备硫化锌纳米粒子4

实验3水解法制备α-三氧化二铝超细粉体5

实验4水热法制备沸石分子筛及其比表面积、微孔体积和孔径分布7

实验5溶胶-凝胶法共沉淀法制备钛酸钡粉体11

实验6聚苯胺的制备及导电性能测定13

实验7热处理制备介孔氧化镍、四氧化三钴及超电容性能14

实验8Stober法制备二氧化硅微球18

实验9低维金属氧化物纳米材料的制备工艺试验20

实验10染料敏化太阳能电池的制备及性能测试21

实验11活性炭电极的制备与电容性能表征24

实验12银纳米颗粒的制备及表面等离子共振效应的观察26

实验13锂离子电池正极材料钴酸锂的制备和结构表征29

实验14球状氧化亚铜的制备及吸附性能31

实验15纳米二氧化钛的制备及光催化性能32

实验16锂离子电池锰酸锂正极材料的制备及电化学性能34

实验17半导体照明发光材料铈掺杂钇铝石榴石的制备表征与发光二极管性能测试37

实验18球形纳米四氧化三铁的制备及超级电容性能研究40

实验19真空蒸镀法制备金属薄膜研究41

实验20废旧电池的回收44

实验21Pt/C催化剂对乙醇氧化的电催化行为47

实验22甲基丙烯酸甲酯的本体聚合51

实验23半导体二氧化钛溶胶观察工艺实验57

实验24不同形貌氧化锌的制备与发光性能的测量59

实验25导电墨水中纳米铜的制备及性能测量61

实验26无机高分子复合光电薄膜材料的制备及其光谱特性63

第二篇功能材料表征实验/66

实验27X射线衍射原理与材料物相分析66

实验28扫描电镜在材料表面形貌观察及成分分析中的应用69

实验29透射电镜在材料形貌观察及结构分析中的应用72

实验30热分析仪在材料热稳定性及相转变分析中的应用75

实验31化学法鉴定有机官能团77

实验32黏度法测定聚合物的分子量81

实验33荧光法测定维生素B2的含量84

实验34紫外可见分光光度法测量溶液中染料的浓度87

实验35酸碱滴定及抗坏血酸含量测定90

实验36固体氧化物燃料电池中电解质材料合成及电导率的测定93

实验37玻璃表面改性及润湿性测定96

实验38盐类物质化学提纯与分析实验98

实验39温差发电观测100

实验40有机荧光染料溶液的光谱性质测定102

第三篇功能材料性能测试实验/104

实验41压电效应的测量104

实验42材料的热膨胀性能测量106

实验43掺杂半导体薄膜磁电阻性能测试108

实验44材料的热电性能测试112

实验45材料介电损耗测定实验114

实验46铁磁性材料的磁参数测定116

实验47霍尔效应基本参数的测量122

实验48材料的内耗测定126

实验49锂离子电池的装配及电化学性能测试128

实验50弱电解质的电导率与电离平衡常数的测定130

实验51半导体材料的光学性能测量132

实验52柔性有机发光二极管多次弯曲后的性能分析137

实验53固体材料的热导率测定141

实验54匀胶工艺参数对薄膜形貌的影响144

实验55电化学测量方法的应用146

实验56极化曲线的测定149

实验57塔菲尔曲线测定金属的腐蚀速度151

实验58四探针法研究导电薄膜的电阻率153

实验59有机发光二极管的制备及J-V-L特性测量154

实验60电解液的配制及电化学性能数据分析159

实验61应用薄层色谱分离有机染料小分子162

功能材料是材料科学的重要组成部分，是指通过光、电、磁、热、化学等作用后具有特定功能的材料。随着科技生产的不断进步，功能材料不断向高性能化、高功能化、复合化、精细化和智能化方向发展，应用领域也不断扩大。为了满足功能材料领域对人才的需求，国家2010年倡导成立了功能材料这一战略型新型产业相关专业，从属于材料科学与工程一级学科，沿袭了材料学科实践性较强的特点。功能材料专业主要培养具备自然科学和工程技术基本知识，掌握功能材料专业基础理论和专业知识与技能，能够在相关功能材料领域从事与材料相关的科学研究、技术开发、工艺设计及经营管理等方面的工作，具有家国情怀、全球视野、创新精神和实践能力的复合型人才。在功能材料专业的教学内容体系中，实验教学环节对于培养学生实践能力、理论联系实际的能力以及运用所学知识综合创新的能力具有重要的作用。然而，由于功能材料相关专业成立的时间相对较晚，相关的专业课程教材，特别是实验教材方面亟待加强建设。因此，基于上述情况，我们撰写了《功能材料制备与性能表征实验教程》一书。

《功能材料制备与性能表征实验教程》主要涉及材料合成与制备、材料的组织结构表征、性能测试与分析、材料的工程应用评价等四个方面，主要着重于学生的专业知识、技术、实验方法和手段的综合应用训练和工程意识的培养。本书共分三部分：功能材料的制备实验、功能材料表征实验和功能材料性能测试实验。功能材料制备实验部分包括26个实验，以功能材料的制备和测定方法为主线选择实验内容，主要对学生进行功能材料的合成与制备的操作训练。制备实验教程部分涉及的合成制备方法主要包括高温固相法、溶胶凝胶法、水热法、共沉淀法等。功能材料表征实验包括14个实验，主要包括X射线衍射分析、扫描电子显微镜分析、激光粒度分析、热分析、紫外吸收光谱分析等现代分析和测试技术，能够使学生掌握使用材料分析和表征的仪器和培养谱图的分析能力。功能材料性能测试实验包括21个实验，涉及介电、热电、热膨胀、磁电等功能陶瓷及薄膜材料的电学、光学、磁学、热学、电化学性能等相关测试分析方法。编写人员分工为刘德宝编写第一篇实验10～16，第二篇实验27～30，第三篇实验55～61；陈艳丽编写第一篇实验1～9，第二篇实验31～38；姚慧蓉编写第一篇实验17～26，第二篇实验39、40，第三篇实验51～54；何朝成编写第三篇实验41～50。

本书选材紧密结合功能材料专业人才培养目标以及相关的专业课程体系，并贴近功能材料科研领域的前沿和热点方向，具有较强的实用性和新颖性，不仅便于学生自学，而且有利于学生实践能力及创新精神的培养和提高。本书编写过程中参考了国内外的相关书刊，并得到了天津理工大学教材建设基金和化学工业出版社的支持和帮助，在此深表感谢！

由于编者学识有限，难免有不妥之处，敬请读者批评指正。

编者

2018年10月