材料研究方法与分析测试实验报告 -

材料研究方法与分析测试实验报告

实验课程材料研究方法与分析测试实验报告

学院名称材料与化学化工学院

专业名称材料科学与工程

学生姓名XXXXXXXXXX

学生学号XXXXXXXXXXXXX

指导教师邓苗、冯珊、张湘辉、胡子文、孔芹、李峻峰实验地点测试楼（201、213、101、108、208）实验成绩

二〇一X年十二月

实验一 KBr压片法测定固体样品的红外光谱

1. 实验目的

1、掌握红外光谱分析法的基本原理。

2、掌握Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪的操作方法。

3、掌握用KBr压片法制备固体样品进行红外光谱测定的技术和方法。

4、了解基本且常用的KBr压片制样技术在红外光谱测定中的应用。

5、通过谱图解析及标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程。

2. 仪器及试剂

1、仪器：美国热电公司 Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪；HY-12型手动液压式红外压片机及配套压片模具；磁性样品架；红外灯干燥器；玛瑙研钵。

2、试剂：苯甲酸样品（AR）；KBr（光谱纯）；无水丙酮；无水乙醇。

3. 实验原理

图1 仪器的基本结构红外吸收光谱法是通过研究物质结构与红外吸收光谱间的关系，来对物质

进行分析的，红外光谱可以用吸收峰谱带的位置和峰的强度加以表征。测定未知物结构是红外光谱定性分析的一个重要用途。根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，并推断分子的结构，鉴定的步骤如下：

(1)对样品做初步了解，如样品的纯度、外观、来源及元素分析结果，及物理性质(分子量、沸点、熔点)。

(2)确定未知物不饱和度，以推测化合物可能的结构；

(3)图谱解析

①首先在官能团区(4000～1300cm-1)搜寻官能团的特征伸缩振动；

②再根据“指纹区”(1300～400cm-1)的吸收情况，进一步确认该基团的

存在以及与其它基团的结合方式。

4. 实验步骤

1、红外光谱仪的准备

（1）打开红外光谱仪电源开关，待仪器稳定 30 分钟以上，方可测定；

（2）打开电脑，选择win98系统，打开OMNIC E.S.P软件；在Collect菜单下的Experiment Set-up 中设置实验参数；

（3）实验参数设置：分辨率 4 cm-1，扫描次数 32，扫描范围 4000-400 cm-1；纵坐标为Transmittance

2、固体样品的制备

（1）取干燥的苯甲酸试样约1mg于干净的玛瑙研钵中，在红外灯下研磨成细粉，再加入约150mg干燥且已研磨成细粉的KBr一起研磨至二者完全混合均匀，混合物粒度约为2μm以下（样品与KBr的比例为1:100~1:200）。

（2）取适量的混合样品于干净的压片模具中，堆积均匀，用手压式压片机用力加压约30s，制成透明试样薄片。

3、样品的红外光谱测定

（3）小心取出试样薄片，装在磁性样品架上，放入Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪的样品室中，在选择的仪器程序下进行测定，通常先测KBr的空白背景，再将样品置于光路中，测量样品红外光谱图。

（4）扫谱结束后，取出样品架，取下薄片，将压片模具、试样架等擦洗干净置于干燥器中保存好。

4、数据处理

（1）对所测谱图进行基线校正及适当平滑处理，标出主要吸收峰的波数值，储存数据后，打印谱图。

（2）用仪器自带软件对图谱进行检索，并判别各主要吸收峰的归属，得出化合物的结构，并与已知结构进行对比。

5. 实验数据记录及分析

测得苯甲酸样品的红外谱图：

以下表1是对谱图的分析：

表1 苯甲酸的特性吸收及对应基团（KBr 压片）

特征吸收峰/cm -1

振动类型 对应基团 706.8 669.8

苯环上的碳氢的面外弯曲振动 -CH 1179.4 1127.1 1067.8 苯环上的碳氢的面内弯曲振-CH

500100015002000

250030003500Wavenumber cm-120

406080100

T r a n s m i t t a n c e [%]

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动

1289.8 碳氧键伸缩振动-C-O

1421.4 碳氧氢的变形振动-C-O-H 1590.2左右四呈个

马鞍状的吸收峰

碳碳双键振动-C=C- 1688.6 羰基的伸缩振动-C=O

1800~2300四个吸收峰苯环上碳氢面外弯

曲振动泛频率吸收带

-CH

3007.8 2835.0 2674.5

2558.3

-OH缔合-OH

3068.0 苯环上的碳氢伸缩振动-CH

就是说样品的吸收率比较低，而造成谱图这样的原因是因为在将样品与KBr的时候要求一般是质量比为1:100-1:200，而我在将样品加入到KBr中时由于第一次操作的原因没有掌握诀窍，导致加入样品量比较少而造成谱图不是很完美。另外在标峰的过程中有一些比较小的峰没有标出来。

6. 实验感想

对于这次的仪器培训，让我更加加深了对红外光谱仪的认识，虽然还是不能做到非常熟练的掌握压片技术，但是在老师的指导下也独自完成了对固体样品的测试，更加对红外光谱仪有进一步的实际操作，深刻体验其中的原理。通过实践与理论相结合的学习计划让我更加能够学到仪器是怎么样进行操作的，这次的仪器培训受益颇多。

实验二 X射线衍射分析

1 实验目的

1、了解X衍射的基本原理以及粉末X衍射测试的基本目的；

2、掌握晶体和非晶体、单晶和多晶的区别；

3、了解使用相关软件处理XRD测试结果的基本方法。

2 实验原理

1、晶体化学基本概念

晶体的基本特点与概念：①质点（结构单元）沿三维空间周期性排列（晶体定义），并有对称性。②空间点阵：实际晶体中的几何点，其所处几何环境和物质环境均同，这些“点集”称空间点阵。③晶体结构=空间点阵+结构单元。非晶部分主要为无定形态区域，其内部原子不形成排列整齐有规律的晶格。

对于大多数晶体化合物来说，其晶体在冷却结晶过程中受环境应力或晶核数目、成核方式等条件的影响，晶格易发生畸变。分子链段的排列与缠绕受结晶条件的影响易发生改变。晶体的形成过程可分为以下几步：初级成核、分子链段的

图1 14种Bravais点阵