高级能源材料表征原理及技术

“高级能源材料表征原理及技术”是面向理工科高等院校能源类专业的一门本科及研究生专业课程。学生在掌握新能源知识的基础上，结合材料科学理论研究，通过对本书的学习，了解和熟悉新能源材料的各种现代表征手段和分析方法，可进一步深化对新能源材料的认识。为配合教学内容，本书全面介绍有关材料成分、结构及组织形貌、功能材料属性等的现代表征技术及分析方法，内容涉及X射线衍射学、电子显微学、能谱学、电化学、热学等衍生出的表征方法，旨在培养学生掌握材料表征技术原理，并初步具备分析材料表征结果的能力，最终使学生学会分析材料的晶体结构、微观组织、化学成分、物相组成与物质属性，从而建立起材料制备工艺-材料结构-材料性能之间关系的理论知识和研究方法。

目录
第1章 绪论 1
1.1 材料的概念与分类 1
1.1.1 材料的概念 1
1.1.2 材料的分类 1
1.2 能源材料的结构与性能 3
1.2.1 能源与能源材料 3
1.2.2 能源材料结构与材料性能的关系 4
习题 11
参考文献 11
第2章 X射线分析 12
2.1 布拉格定律 12
2.1.1 布拉格定律的建立 12
2.1.2 布拉格方程的推导 12
2.1.3 布拉格方程的讨论 13
2.2 X射线衍射 14
2.2.1 X射线的产生 14
2.2.2 X射线的特性 15
2.2.3 X射线衍射技术 16
2.2.4 X射线物相分析 17
2.3 掠入射X射线散射 22
2.3.1 同步加速器简介 22
2.3.2 同步加速器的优势 25
2.3.3 基本原理 26
2.3.4 掠入射小角X射线散射 29
2.3.5 掠入射广角X射线散射 32
2.4 案例分析 36
习题 40
参考文献 41
第3章 光学和透射电子显微镜 42
3.1 光学成像原理与模式 42
3.1.1 光学成像原理 42
3.1.2 理想光学系统 44
3.1.3 光学系统的放大率 47
3.1.4 显微镜成像 49
3.1.5 光学成像模式 50
3.1.6 案例分析 53
3.2 透射电子显微镜 55
3.2.1 基本工作原理简述 55
3.2.2 透射电子显微镜的基本构造 56
3.2.3 主要技术参数 60
3.2.4 样品制备 61
3.2.5 扫描透射电子显微镜 63
3.2.6 案例分析 64
习题 66
参考文献 66
第4章 扫描显微镜 68
4.1 扫描电子显微镜 68
4.1.1 扫描电子显微镜简介 68
4.1.2 扫描电子显微镜工作原理 68
4.1.3 扫描电子显微镜系统组成 69
4.1.4 扫描电子显微镜主要性能参数 71
4.1.5 实验操作及分析 71
4.1.6 案例分析 73
4.2 扫描隧道显微镜 74
4.2.1 扫描隧道显微镜简介 74
4.2.2 扫描隧道显微镜工作原理 75
4.2.3 扫描隧道显微镜系统组成 77
4.2.4 扫描隧道显微镜工作模式 78
4.2.5 扫描隧道谱 79
4.2.6 案例分析 80
4.3 原子力显微镜 81
4.3.1 原子力显微镜简介 81
4.3.2 原子力显微镜工作原理 82
4.3.3 原子力显微镜系统组成 84
4.3.4 原子力显微镜工作模式 85
4.3.5 实验操作及分析 87
4.3.6 案例分析 91
4.4 开尔文探针力显微镜 93
4.4.1 开尔文探针力显微镜简介 93
4.4.2 开尔文探针力显微镜工作原理 93
4.4.3 开尔文探针力显微镜系统组成 95
4.4.4 开尔文探针力显微镜工作模式 97
4.4.5 实验操作及分析 98
4.4.6 案例分析 99
习题 101
参考文献 102
第5章 振动光谱分析 104
5.1 傅里叶变换红外光谱 104
5.1.1 基础知识 104
5.1.2 傅里叶变换红外光谱原理和分析基础 105
5.1.3 傅里叶变换红外光谱仪 108
5.1.4 常见分子的红外光谱 111
5.1.5 案例分析 117
5.2 拉曼光谱 118
5.2.1 拉曼光谱原理和分析基础 119
5.2.2 拉曼光谱仪器介绍 121
5.2.3 拉曼光谱的应用 122
5.2.4 案例分析 122
习题 123
参考文献 123
第6章 核磁共振波谱法 124
6.1 核磁共振基本原理 124
6.1.1 原子的自旋 124
6.1.2 自旋核在外磁场中的行为 125
6.1.3 核磁共振现象 126
6.1.4 核磁共振波谱重要参数 127
6.1.5 核磁共振碳谱 130
6.2 核磁共振波谱仪 133
6.2.1 核磁共振波谱仪原理 133
6.2.2 核磁共振波谱仪发展历程 133
6.2.3 核磁共振波谱仪基本分类与组成 134
6.2.4 连续波和脉冲波谱仪 135
6.2.5 仪器介绍 136
6.3 案例分析 137
习题 138
参考文献 139
第7章 光电子能谱仪 140
7.1 光电效应 140
7.1.1 光学辐射 140
7.1.2 能带理论 142
7.1.3 外光电效应基本定律 144
7.1.4 外光电效应作用原理 144
7.2 X射线光电子能谱 146
7.2.1 XPS的理论基础 146
7.2.2 XPS仪的仪器结构和工作原理 147
7.2.3 XPS仪的实验技术 149
7.2.4 XPS图的分析 150
7.3 紫外光电子能谱 157
7.3.1 UPS的理论基础 157
7.3.2 UPS的测试装置 157
7.3.3 UPS图分析 158
习题 159
参考文献 160
第8章 吸收与发射光谱分析 161
8.1 紫外-可见-近红外光谱 161
8.1.1 紫外-可见-近红外吸收光谱产生的原理 161
8.1.2 影响紫外-可见-近红外吸收光谱的因素 161
8.1.3 紫外-可见-近红外分光光度计 163
8.2 荧光光谱学 167
8.2.1 原理 168
8.2.2 发光参数 169
8.2.3 荧光强度的影响因素 171
8.2.4 荧光分析仪器 172
8.2.5 案例分析 173
习题 174
参考文献 174
第9章 热分析手段 175
9.1 热重分析仪 175
9.1.1 热重分析仪简介 175
9.1.2 典型应用：橡胶分析 185
9.2 差示扫描量热仪 187
9.2.1 差示扫描量热仪简介 187
9.2.2 DSC仪器操作及案例分析 193
9.3 热导率测量 195
9.3.1 导热系数和热扩散率简介 195
9.3.2 测量仪器的使用及案例分析 207
习题 209
参考文献 210
第10章 电化学测试技术 211
10.1 电化学测量 211
10.1.1 电化学测量原理 211
10.1.2 案例分析 217
10.2 电化学循环伏安测试 219
10.2.1 循环伏安测试简介 219
10.2.2 实验步骤及数据处理 224
10.2.3 案例分析 227
10.3 电化学阻抗谱分析技术 229
10.3.1 电化学阻抗谱工作机理及组成部分 229
10.3.2 电化学阻抗谱测量技术简介、数据处理及应用 232
10.3.3 案例分析 236
习题 238
参考文献 238
第11章 溶液性质测试 239
11.1 黏度测试 239
11.1.1 牛顿内摩擦定律 239
11.1.2 黏度分类 240
11.1.3 流变测量的边界条件 241
11.1.4 黏度测量传统方法 241
11.1.5 黏度测量新型技术 249
11.1.6 案例分析 251
11.2 Zeta分散液稳定性测试 252
11.2.1 Zeta电位的定义 253
11.2.2 双电层理论 253
11.2.3 DLVO理论 255
11.2.4 电动现象 258
11.2.5 Zeta电位测量方法 259
11.2.6 案例分析 265
11.3 激光散射测试 266
11.3.1 光散射原理 266
11.3.2 激光光散射仪简介 269
11.3.3 激光光散射法的应用 270
11.3.4 案例分析 270
习题 271
参考文献 271
第12章 其他常见测试仪器 273
12.1 比表面积测试 273
12.1.1 气体吸附法 273
12.1.2 案例分析 279
12.2 电感耦合等离子体测试 281
12.2.1 技术简述 281
12.2.2 电感耦合等离子体测试技术工作原理 281
12.2.3 ICP测试操作流程及应用 284
12.2.4 案例分析 286
习题 288
参考文献 289