新能源材料基础实验 实验一 绪论 .1 实验二 水热法制备二氧化钛纳米材料 .9 实验三 粉体粒度分布的测定.11 实验四 再沉淀制备有机半导体微粒.13 实验五 材料紫外可见光谱测试.18 实验六 材料红外性能测试.22 实验七 溶胶-凝胶法制备TiO2纳米薄膜材料.27 实验八 钢铁表面化学镀镍工艺实验.30 实验九 电化学方法沉积镍工艺实验.32 实验十 铝膜的热蒸发沉积.34 实验十一 磁控溅射制备氧化物薄膜.40 实验十二 线性电位扫描法测定银在 KOH 溶液中的电化学行为 .44 实验十三 交流阻抗法测量电极过程参数.46 新能源材料专业实验 实验一 敏化太阳能电池制备及性能测试.48 实验二 硅太阳电池制备及性能测试.54 实验三 锂电池电极材料的制备及性能表征.57

3.1 金属特性与金属键 3.1.1 金属键（metallic bond） 3.1.1 金属键（Metallic bond） 3.1.2 金属键能带理论 3.1.2 有关金属键理论 3.1.3 金属材料的性能 3.1.1 金属键（Metallic bond），⾃由电⼦模型 3.1.2 有关金属键理论 能带理论及其局限性。 3.1.3 金属材料的性能：物理，化学，⼒学性能等 3.2 金属单质结构 3.2.3 金属单质结构概况 3.2.4 金属原⼦半径 3.3.2 金属化合物 3.3.1 金属固溶体 3.3 合金结构 3.3.3 合金结构与性能 3.3 金属合金 3.3.3 钛合金 3.3.4 铜及其合金 3.3 碳纳⽶管（CNTs） 3.4 轻质金属材料 3.4.1 铝及铝合金 3.4.2 镁及镁合金 3.4.5 钢铁 3.5 新型合金材料 3.5.1 储氢合金 3.5.2 形状记忆合金 3.5.3 ⾼性能合金 3.5.4 稀⼟材料(合金) 3.6 稀⼟材料

为了研究酸性环境对富水充填材料的影响,通过强度检测、扫描电镜、能谱分析及X射线衍射(XRD)等实验手段,分析富水充填材料在酸性环境中浸泡后的宏观性能及微观结构变化,并探讨其腐蚀及劣化机理.结果表明:富水充填材料在pH值为1和3的盐酸溶液中浸泡180 d后抗压强度比标养28 d的强度分别降低88.8%和58%,在pH值为3的硫酸溶液中浸泡后降低68%,pH值为1的硫酸溶液中浸泡后强度降为零;微观实验结果显示随着富水充填材料在硫酸溶液中浸泡时间的延长,试件内部有二水石膏生成,盐酸溶液中试件仅在pH值为1的溶液中浸泡180 d后产生二水石膏;盐酸溶液对富水充填材料的腐蚀主要为H+中和作用下硬化体结构的溶解腐蚀,硫酸溶液对材料的腐蚀为硬化体结构的溶解腐蚀和石膏的膨胀腐蚀;硫酸溶液对富水充填材料的腐蚀作用强于盐酸溶液

为了研究碳酸根离子对富水充填材料的影响,通过强度检测、扫描电镜观察、X射线衍射分析和红外光谱测试,分析富水充填材料在碳酸钠溶液中浸泡后的宏观及微观结构变化,并对其腐蚀及劣化机理进行探讨.富水充填材料在质量分数为10%的碳酸钠溶液中浸泡后,抗压强度随浸泡时间延长大幅度降低,浸泡90 d后抗压强度比标养28 d抗压强度降低72.5%,浸泡28 d后出现泥化现象.X射线衍射图谱显示,富水充填材料在质量分数为10%的碳酸钠溶液中浸泡后有碳硫硅钙石生成,且随浸泡时间延长碳硫硅钙石的生成量增大.红外光谱结果未发现[AlO6]存在,证实在碳酸钠溶液中富水充填材料硬化体中钙矾石急剧减少,转变为烂泥状的碳硫硅钙石;碳硫硅钙石作为无胶结力物质,会对富水充填材料硬化体造成严重破坏,表明碳酸盐溶液对富水充填材料具有腐蚀作用

三十多年来，多种层状金属复合材料的制备方法应运而生，蓬勃发展，包括爆炸复合法、轧制复合法、热压扩散法和沉积复合法等。爆炸复合法在中厚板的制备上具有不可替代的优势，其产品广泛应用于军工、船舶、电力和化工等领域。轧制法可以批量生产大尺寸层压板，应用最为广泛，目前层压板已经广泛用于汽车、船舶和航空航天等领域。真空热压扩散法由于可以避免氧气等气体的污染，几年来在Ti/Al、Ti/TiAl和Ti6Al4V/TiAl层状复合材料的制备上备受关注。沉积复合法制备的层状金属复合材料在作为耐蚀、耐磨涂层，高强导线，人体植入材料方面表现出巨大的潜力。在综述层状金属复合材料发展历程的基础上，介绍了层状金属复合材料的制备方法及各自的优缺点，并对层状金属复合材料目前在国内外的研究现状进行了分析和介绍

本文制备纳米SiC基体改性的SiC-C/C复合材料，利用X射线衍射技术、高分辨率透射电镜等研究SiC对碳材料的石墨化度的影响.纳米SiC能够显著促进碳基体材料的石墨化度，同时通过高分辨率透射电镜在纳米SiC颗粒周围观测到明显的石墨化结构，并且距离SiC越近，碳基体的石墨化程度越高.通过静态氧化实验研究SiC-C/C复合材料的抗氧化性能.结果表明，随着SiC加入量的增加复合材料的抗氧化性显著提高，纳米SiC在高温下生成较为均匀的SiO2保护层，覆盖在碳材料的表面，阻碍氧气与碳材料的接触，并且SiC含量越高，形成的保护层越厚，抗氧化能力越强

材料辐照损伤是核反应堆材料、尤其是核聚变堆材料所面临的重要问题。高能粒子（中子、离子、电子）辐照在材料中会产生大量的点缺陷，即自间隙原子和空位。这些点缺陷聚集在一起会形成自间隙原子团簇和空位团簇，从而对材料结构和性能的演化产生重要影响。空位团簇包括有空洞、层错四面体、空位型位错环，而自间隙原子团簇则只有自间隙型位错环。本文介绍了两种点缺陷团簇的性质、及其对于以材料辐照肿胀为主要内容的材料辐照损伤性能的影响。作为空位团簇，比较详细介绍了具有本课题组特色的空位型位错环的研究，同时分析了合金元素和氢同位素对空位型位错环的影响。在铁试样中形成的这种空位型位错环尺寸可达100 nm左右，该空位型位错环具有两种柏氏矢量， b =<100> 和 b =1/2<111>，前者的数密度比后者高一个数量级。对于自间隙原子团簇，则重点介绍了与其相关的一维迁移现象及其研究动态，该一维迁移性能有可能是影响高熵合金辐照性能的重要因素

采用高温热解方法成功地合成了高容量硅/碳复合负极材料.通过X射线衍射分析、热重分析、扫描电子显微镜观察、透射电子显微镜观察、恒电流充放电测试、循环伏安法等手段研究了复合材料的性能.结果表明:硅/碳复合材料由Si、C以及少量SiO2组成;硅/碳复合材料中碳的质量分数约在39%左右;经电化学性能测试,在电流0.2 m A下,该硅/碳复合材料首次充电容量768 m Ah·g-1,首次库仑效率75.6%,70次循环后可逆比容量仍为529 m Ah·g-1,平均容量衰减率为0.44%.这些性能改善归因于硅/碳复合材料中碳的引进,硅表面存在的碳涂层提供了一个快速锂运输通道,降低了电池的阻抗并且充放电过程中稳定了电极的组成

由于仅用实验或计算来研究涉及离子的物理和化学过程很难实现，因此，结合先进分析技术与电化学测试，如发展原位表征，在更好地理解超级电容器电极中的离子行为上极具前景。在这里，我们简要地回顾了几种典型的原位技术以及这些技术揭示的超级电容器中电荷存储的机制，以及高性能电极材料可能的设计策略

以氧化铝溶胶为黏结剂、金属Fe为烧结助剂, 采用冷压-烧结制备出铝电解用Fe-TiB2/Al2O3复合阴极材料, 利用20A电解试验研究其电解性能; 利用能谱仪(EDS) 对电解试验前后的复合阴极材料进行了成分物相分析, 研究电解过程中各种元素迁移行为.研究结果表明: 金属Fe作为烧结助剂在烧结过程中能有效的填充骨料之间的空隙, 使该复合阴极材料的烧结致密度显著提高; 20 A电解试验过程电压稳定, 电流效率93. 2%, 原铝中铝元素质量分数为99. 47%, 杂质元素质量分数为0. 53%.在电解试验后, 铝液能有效润湿阴极表面, 表明Fe-TiB2/Al2O3复合阴极材料具有较理想的可润湿性; 从复合阴极电解后的能谱分析可知, 在电解过程中, 碱金属主要是通过液态电解质渗透进入阴极材料中, 随后又逐渐渗透进入黏结剂相中, 并在骨料之间氧化铝溶胶和金属烧结助剂均未能充分填充的空隙进行富集. K元素较Na元素对黏结相的渗透力更强; 与此同时, 阴极表面生成的Al通过复合材料的空隙进入阴极内部, 而Fe金属会利用材料内部的空隙反向扩散至铝液层中.在试验中, 阴极表面的铝液层的稳定存在是该阴极高效稳定运行的基础