材料分析化學(xué)課件-中科大版

材料分析化學(xué)AnalyticalChemistryofMaterials第一章材料分析化學(xué)導(dǎo)論Chapter1Introduction§1-1材料科學(xué)發(fā)展概況一、材料科學(xué)和材料分析化學(xué)材料是人類生活、生產(chǎn)所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類的發(fā)展建立在材料發(fā)展的基礎(chǔ)之上。人類發(fā)展史與材料(生產(chǎn)材料)發(fā)展同步鋼鐵材料：蒸汽機(jī)的廣泛使用，第一次工業(yè)革命；高純半導(dǎo)體：計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)納米材料：…….信息、材料、能源、環(huán)境和生物工程領(lǐng)域是二十世紀(jì)后二十年和二十一世紀(jì)初最活躍、最重要和最熱門的研究領(lǐng)域1.材料科學(xué)：材料科學(xué)1960年代首先由美國學(xué)者提出，國內(nèi)的材料學(xué)科在80后期出現(xiàn)材料科學(xué)是一門多學(xué)科交叉的前沿學(xué)科，是以固體物理（化學(xué)）、合成化學(xué)（無機(jī)、有機(jī)、高分子）、化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，綜合其它應(yīng)用學(xué)科如力學(xué)、冶金、化工和工程學(xué)科等多學(xué)科領(lǐng)域，探討材料制備及工藝內(nèi)在規(guī)律以及應(yīng)用的科學(xué)?；A(chǔ)與應(yīng)用結(jié)合，偏重應(yīng)用的學(xué)科。信息技術(shù)、新材料技術(shù)和生物技術(shù)被稱為新技術(shù)革命的主要標(biāo)志。新材料技術(shù)的新技術(shù)革命準(zhǔn)備必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，是新技術(shù)革命的先導(dǎo)。材料科學(xué)與工程研究材料組成、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)過程（工藝）、材料性能和使用效能以及它們之間的關(guān)系。performanceSynthesisprocessingComposition-structureproperties材料科學(xué)的研究涉及很寬范圍，從微觀的原子、電子排布，結(jié)構(gòu)和缺陷規(guī)律和控制，到工程器件的大規(guī)模生產(chǎn)；從基礎(chǔ)和理論研究到工程的實(shí)際應(yīng)用，涵蓋了現(xiàn)代數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物科學(xué)、地球科學(xué)、冶金學(xué)特別是工程科學(xué)等極為廣闊的領(lǐng)域。2.材料化學(xué)材料化學(xué)是近十幾年萌發(fā)的材料科學(xué)的分支，研究對象是現(xiàn)代新材料。材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)材料化學(xué)性質(zhì)與性能關(guān)系材料化學(xué)材料合成、制備材料性能研究1)理論：現(xiàn)代材料化學(xué)運(yùn)用化學(xué)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等基本原理研究材料制備中化學(xué)反應(yīng)的可能性。組成元素的電子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)（宏觀結(jié)構(gòu)）、缺陷結(jié)構(gòu)；并由能量和過程的觀點(diǎn)研究材料的組織、結(jié)構(gòu)和相關(guān)理化性質(zhì)。2）制備：現(xiàn)代材料化學(xué)研究核心是材料制備原理和合成方法。制備技術(shù)的研發(fā)是新材料研發(fā)的關(guān)鍵3）性能：材料研究的目的是應(yīng)用，性能決定材料的最終命運(yùn)。材料性能學(xué)3.材料分析化學(xué)材料分析化學(xué)是利用現(xiàn)代分析測試技術(shù)，研究材料成分、結(jié)構(gòu)、微觀形貌、表面界面和缺陷等確定材料特征以及相關(guān)理論基礎(chǔ)的材料科學(xué)分支。材料分析化學(xué)是材料化學(xué)的重要組成部分，主要任務(wù)是研究和解決材料科學(xué)在理論和工程實(shí)際中的問題。它在材料科學(xué)研究中不可或缺，貫穿在材料科學(xué)的研究中。材料分析的基本原理是采用一定的技術(shù)手段，獲得測量信號與材料成分、結(jié)構(gòu)等方面的特征關(guān)系，形成特定的分析測試方法，并對所獲得的測量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以得到材料體系的所有信息。材料分析化學(xué)：材料組成、結(jié)構(gòu)的表征；組成－性能之間的關(guān)系；組成－性能－制備方法二、復(fù)雜體系對分析化學(xué)的要求和挑戰(zhàn)1.復(fù)雜體系樣品：組分的多樣性、多體系（相、界面）物質(zhì)、2.無損、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)在線、狀態(tài)分析3.生命過程的分析、控制途徑4.ComprehensiveAnalysis常量、微量、痕量總體結(jié)構(gòu)、微區(qū)、表面、空間分布宏觀形貌、微觀結(jié)構(gòu)§1-2材料分析化學(xué)研究方法一、材料組成的成份分析成份的定性、定量分析樣品制備－根據(jù)分析目的制備樣品定性分析－確定成份和種類，譜學(xué)分析法定量分析－各組分量的確定，化學(xué)分析、儀器分析、能譜分析大量樣品－常用分析方法，多次取樣分析微量樣品－譜學(xué)分析法，1～2次取樣二、材料結(jié)構(gòu)分析晶體結(jié)構(gòu)－衍射分析方法，顯微方法，熱分析非晶材料－衍射分析方法，熱分析，顯微分析高分子材料三、表面分析

X光電子能譜（XPS），俄歇電子能譜（AES），掃描隧道顯微術(shù)(STM)§1-3材料分析化學(xué)對材料科學(xué)的作用一、材料成份和結(jié)構(gòu)決定材料性能分析結(jié)果←→改善材料制備方法←→高性能材料材料設(shè)計(jì)需要分析、表征作為保證二、本課程的目的和要求為材料分析提供理論和實(shí)際工作基礎(chǔ)，選擇適當(dāng)分析方法的方法。對于實(shí)際材料樣品，能夠根據(jù)分析要求，作出正確的分析方法判斷，撰出分析步驟。對于具體的分析方法