《材料制備與測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

《材料制備與測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：101134323201課程名稱（中/英文）：材料制備與測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)/ExperimentofMaterialPreparationandTestingTechnology課程類(lèi)別：專業(yè)核心課程課程性質(zhì)：必修課程類(lèi)型：獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課總學(xué)分：2.5總學(xué)時(shí)：40實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：40/0適用專業(yè)：材料物理適用對(duì)象：本科先修課程：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)，材料研究與測(cè)試方法，材料合成與制備技術(shù)開(kāi)課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡(jiǎn)介本課程是材料物理專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課之一，著重向三年級(jí)本科生教授基本的材料表征和分析方法、與材料合成與制備方法。主要包括X射線衍射（XRD）、熱分析（TA）、透射電子顯微學(xué)（TEM）、掃描電子顯微學(xué)、水熱法、固相法與溶膠-凝膠法等相關(guān)內(nèi)容。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該基本掌握相關(guān)測(cè)試技術(shù)的基本概念、基本原理和應(yīng)用、適用范圍，并且掌握合成方法的原理，熟練進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與合成樣品性能測(cè)試等工作。在此理論基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際操作或者現(xiàn)場(chǎng)演示講解，掌握各種分析測(cè)試方法的基本實(shí)驗(yàn)要求和操作要領(lǐng)。通過(guò)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用材料測(cè)試技術(shù)來(lái)對(duì)材料進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)表征和分析能力，為未來(lái)解決材料中實(shí)際問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)1、使學(xué)生掌握新能源材料的測(cè)試及實(shí)驗(yàn)方法，掌握晶體學(xué)知識(shí)和X射線衍射基本原理，以及成分分析的方法和基本原理。能夠通過(guò)文獻(xiàn)研究分析，對(duì)新能源材料的物相與成分進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2)2、通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具備新能源材料合成與制備實(shí)驗(yàn)的熟練操作能力，使學(xué)生初步具備從事新材料、新工藝研究開(kāi)發(fā)的能力，能夠勝任新能源行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的其他工作。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2)3、使用學(xué)生科學(xué)合理制訂新能源的材料合成與制備技術(shù)的工藝流程，準(zhǔn)確控制合成與制備的同意參數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得目標(biāo)合成產(chǎn)物，并對(duì)材料晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌和成分分析的基本能力，能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，對(duì)新能源材料與器件工程的復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和綜合；從而科學(xué)構(gòu)建新能源材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.4)4、使學(xué)生能夠分析、評(píng)價(jià)新能源材料的合成與制備的工程實(shí)踐解決方案對(duì)健康、環(huán)境和安全的影響，進(jìn)一步優(yōu)化新能源材料的合成與制備實(shí)驗(yàn)方案。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.2)四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)安排序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型實(shí)驗(yàn)要求每組人數(shù)備注1X射線衍射實(shí)驗(yàn)4演示性必做4-62紫外-可見(jiàn)吸收光譜實(shí)驗(yàn)4演示性必做4-63溶膠-凝膠法制備氧化物薄膜8綜合性必做4-64固相反應(yīng)法制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陶瓷與微波介電性能8綜合性必做4-65可見(jiàn)光催化劑的水熱合成與光催化性能16綜合性必做4-6五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一X射線衍射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)X射線衍射的基本原理及儀器裝置，熟悉X射線衍射儀的使用，掌握XRD物相分析定性分析的方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：D8FOCUSX射線衍射儀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括開(kāi)機(jī)操作、停機(jī)操作，衍射儀控制及衍射數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，樣品制備，X射線衍射儀進(jìn)行物相分析，記錄每次實(shí)驗(yàn)條件及其對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，標(biāo)注各衍射線的相應(yīng)d值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)查找卡片。實(shí)驗(yàn)要求為熟悉X射線衍射儀的基本操作方法和衍射數(shù)據(jù)的收集方法，掌握衍射數(shù)據(jù)的分析方法，了解分析數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)軟件，制備合格的樣品進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)步驟為開(kāi)機(jī)、裝樣、測(cè)量、關(guān)機(jī)和數(shù)據(jù)處理及分析。實(shí)驗(yàn)二紫外-可見(jiàn)吸收光譜實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私庾贤馕展庾V在有機(jī)結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)用，學(xué)會(huì)使用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)；熟悉Lambert-beer定律，掌握紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的吸光度的測(cè)量方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：TU-1901型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、石英比色皿、容量瓶、移液管、量筒等玻璃器皿若干。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開(kāi)機(jī)操作，停機(jī)操作，熟悉紫外分光光度計(jì)的基本操作方法，制備出合格的實(shí)驗(yàn)樣品，使用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行樣品的掃描測(cè)定，根據(jù)圖譜進(jìn)行解析。實(shí)驗(yàn)要求掌握制樣的方法，了解雙光束紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的操作要點(diǎn)、參數(shù)設(shè)定以及樣品測(cè)試，初步掌握化合物紫外光譜圖的分析方法。實(shí)驗(yàn)步驟為配制溶液、打開(kāi)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的電源、設(shè)備初始化自檢后進(jìn)入工作狀態(tài)、進(jìn)行基線校正、設(shè)置參數(shù)、進(jìn)行測(cè)定并記錄數(shù)據(jù)，最后數(shù)據(jù)處理及分析。實(shí)驗(yàn)三溶膠-凝膠法制備氧化物薄膜實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)溶膠-凝膠法的基本原理及儀器裝置，掌握溶膠-凝膠法合成材料的工藝過(guò)程，了解溶膠-凝膠法合成材料的影響因素，掌握對(duì)合成產(chǎn)物形貌和性能的表征方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：量筒、磁力攪拌器、燒杯、天平、干燥器、干燥箱、超聲清洗機(jī)、勻膠機(jī)、箱式電阻爐、高速離心機(jī)、紫外燈、離心試管、紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括樣品制備、工藝制度的確定、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析。明確溶膠-凝膠法制備氧化物薄膜的反應(yīng)原理，選擇合適的金屬醇鹽或無(wú)機(jī)鹽，設(shè)計(jì)合理的工藝制度，制備平整度較高的薄膜，采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)研究光催化性能。實(shí)驗(yàn)步驟包括均勻溶液的制備、溶膠的陳化、勻膠機(jī)制備薄膜、干燥、燒結(jié)和光催化性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)四固相反應(yīng)法制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)陶瓷與微波介電性能實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤滔喾磻?yīng)法制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)微波介質(zhì)陶瓷的實(shí)驗(yàn)原理，掌握固相反應(yīng)法制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)微波介質(zhì)陶瓷的制備過(guò)程及化學(xué)反應(yīng)原理，了解實(shí)驗(yàn)中影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各種因素，并學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行表征分析。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：藥匙、研缽、模具、坩堝、阻抗儀。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括樣品制備，樣品微觀結(jié)構(gòu)的分析與電學(xué)性能及介電性能的測(cè)試，固相合成條件對(duì)產(chǎn)品的性能影響分析。學(xué)習(xí)固相合成法制備固相反應(yīng)法制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)微波介質(zhì)陶瓷的反應(yīng)原理，均勻混合原料粉末，觀察固相反應(yīng)溫度和時(shí)間對(duì)合成產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)的影響，制備微波介質(zhì)陶瓷，運(yùn)用阻抗分析儀測(cè)對(duì)產(chǎn)品的電學(xué)性能及介電性能進(jìn)行分析，確定工藝制度對(duì)產(chǎn)品性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)步驟包括稱量、球磨混料、造粒、壓樣成型、干燥、燒結(jié)、涂覆銀漿和介電性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)五可見(jiàn)光催化劑的水熱合成與光催化性能實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)水熱合成法的基本原理及儀器裝置，掌握水熱法合成材料的工藝過(guò)程，熟悉溫度、濃度、pH值等因素對(duì)合成產(chǎn)物的組成和形貌的影響，熟悉對(duì)合成產(chǎn)物形貌和性能的表征方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：藥匙、燒杯、磁力攪拌器、水熱反應(yīng)釜、紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括樣品制備、物相組成與光催化性能測(cè)試、結(jié)果分析、確定工藝制度對(duì)產(chǎn)品的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)要求為學(xué)習(xí)水熱法合成可見(jiàn)光催化劑的反應(yīng)原理，研究不同的溫度、濃度、pH值等對(duì)合成產(chǎn)物組成和形貌的影響，獲得不同形貌與粒徑的產(chǎn)物，運(yùn)用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)產(chǎn)物的光催化性能進(jìn)行分析，確定工藝參數(shù)對(duì)光催化性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)步驟包括物料配方確定、前驅(qū)體制備、裝釜、封釜、升溫保溫反應(yīng)、冷卻開(kāi)釜、離心分離、清洗和光催化性能測(cè)試。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式實(shí)驗(yàn)名稱（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ǘ?shí)驗(yàn)原理（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（四）結(jié)果與分析（五）問(wèn)題討論七、考核方式（一）實(shí)驗(yàn)成績(jī)的構(gòu)成實(shí)驗(yàn)成績(jī)的構(gòu)成為實(shí)驗(yàn)理論占20%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%，實(shí)驗(yàn)操作占60%。（二）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1.實(shí)驗(yàn)成績(jī)以百分制或五級(jí)制（優(yōu)、良、中、及格、不及格）填報(bào)，按比例記入該課程成績(jī)中。2.多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要最后填報(bào)平均成績(jī)。3.按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的具體要求，根據(jù)每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考查，實(shí)驗(yàn)操作情況及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量，綜合給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)。4.實(shí)驗(yàn)評(píng)分應(yīng)包括三個(gè)方面：（1）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)紀(jì)律占20%：（2）實(shí)驗(yàn)操作占40%：（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%；評(píng)分等級(jí)：評(píng)定成績(jī)分優(yōu)、良、中、及格和不及格五個(gè)等級(jí)。優(yōu)：90分以上，良：80-89分，中：70-79分，及格：60-69分，不及格：59分以下，也可以以百分制給出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的綜合成績(jī)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核評(píng)定表考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)紀(jì)律（20%）實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律。實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，較好的掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、掌握實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律。實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，較遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律。實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，基本了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，較遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律。實(shí)驗(yàn)前未能按照實(shí)驗(yàn)要求，未提前預(yù)習(xí)，不了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、未能掌握實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程。實(shí)驗(yàn)操作（40%）能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?dú)立設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)立或合作完成實(shí)驗(yàn)操作，且操作規(guī)范；準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行綜合的分析討論，得出合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)立或合作完成實(shí)驗(yàn)操作，操作較為規(guī)范；記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較為準(zhǔn)確，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行綜合的分析討論，得出較為合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)立或合作完成實(shí)驗(yàn)操作，操作基本規(guī)范；記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析討論，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)出基本的實(shí)驗(yàn)步驟，基本能完成實(shí)驗(yàn)操作，操作基本規(guī)范；記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行初步分析討論，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟，不能完成實(shí)驗(yàn)操作或操作不規(guī)范；不能記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析討論，不能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)報(bào)告（40%）實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠獨(dú)立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問(wèn)題，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行深入的討論，提出自己的見(jiàn)解。。實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠獨(dú)立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)較為合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠較好的完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問(wèn)題，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行討論，提出意見(jiàn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠獨(dú)立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問(wèn)題，能對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行討論。實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本能夠獨(dú)立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)圖表齊全，