《環境材料測試技術》教學大綱課程代碼：ABCL0822課程中文名稱:環境材料測試技術課程英文名稱：EnvironmentalMaterialTestingTechnology課程性質：選修課程學分數：2.5課程學時數：40學時授課對象：環境工程本課程的前導課程：物理化學、環境功能材料一、課程簡介本課程屬于環境工程學科（專業）專業方向選修課，立足于一般工科院校環境工程專業應用型人才的培養，使學生掌握環境材料的基本概念和基本分析研究方法。其任務是：通過本課程的學習，初步認識材料及物質的再生利用以及與生態系統協調的材料與工程，掌握環境工程材料結構與性能表征方法和有關測試儀器的應用原理，為從事環境材料的研究和開發工作奠定必要的理論基礎。二、教學基本內容和要求本課程共分為五大部分第一部分環境材料概論教學重點：環境材料的基本概念，環境工程材料以及關鍵技術教學難點：功能化、智能化的環境材料的制備，從生態環境角度，如何實現生態環境治理材料的發展與我國環境條件的改善。課程教學要求與內容：主要闡明環境材料學在環境科學中和解決環境問題上的地位和作用，它的研究內容、特點和發展動向。包括材料對環境的影響因素、材料環境影響評價、材料生態設計、材料環境友好加工及制備、環境降解材料等等。總之，通過學習和了解環境材料理論，提高資源效率，減少環境污染。明確學習環境材料及測試課程目的。1．生態環境材料與生態環境生態環境材料的內涵與定義，材料中主要元素的環境和資源特征2．材料的環境協調性評價LCA方法的起源與發展；LCA的概念和方法學框架；LCA目的與范圍的確定；生命周期清單分析；生命周期影響評價；生命周期解釋。3．材料和產品的生態設計生態設計概念；環境材料的生態設計，生態產品的設計原則與方法。4．無機非金屬類生態環境材料無機非金屬類材料環境負荷與生態化改造的基本原則和對策；環境協調制造技術；長壽命設計；再生循環利用技術；生態化新型無機非金屬新材料。5．環境治理功能材料與技術大氣污染治理材料與技術；水體污染治理材料與技術；固體廢物治理與資源化技術；重金屬污染治理材料與技術；噪聲污染控制材料與技術；電磁波防護材料。第二部分X—射線衍射技術教學重點：X—射線通過結晶物質時都會發生衍射效應，而任何晶體結構都會產生衍射；另外產生的二次X—射線（熒光輻射）的性質與物質的化學成分密切相關。教學難點：X—射線的照相效應、熒光效應和電離效應課程教學要求與內容：本章內容涉及到X—射線的物相分析的基本原理、過程及相關問題的學習，掌握X—射線與物質相互作用時的基本理論；還有X—射線的一系列性能和衍射理論。并且了解熒光輻射的特性用于分析晶體物質的化學成分。總之，通過學習和了解X—射線衍射技術理論，掌握X—射線分析技術在環境材料評價中的應用。1.X射線的產生及其基本性質1、X射線產生的基本條件：(1)產生自由電子(2)使電子作定向高速運動(3)有障礙物使其突然減速2、X射線的基本性質(1)是電磁波，具有波粒二象性。(2)具有很強的穿透能力，通過物質時可被吸收使其強度減弱，能殺傷生物細胞。(3)沿直線傳播，光學透鏡、電場、磁場不能使其發生偏轉。2.X射線譜：連續X射線譜、特征X射線譜X射線與物質的相互作用：X射線的散射、X射線的吸收、吸收限的應用、X射線的探討與防護3.粉末多晶的衍射線強度布拉格方程是產生衍射的必要條件，但不是充分條件，描述衍射幾何的布拉格定律是不能反映晶體中原子的種類和它們在晶體中的坐標位置的。這就需要強度理論。衍射線的強度包括絕對強度與相對強4.物相定性分析物性分析的一般步驟：用一定的實驗方法獲得待測試樣的衍射花樣；計算并列出衍射花樣中各衍射線的d值和相應的相對強度I；參考對比已知的資料鑒定出試樣的物相第三部分電子顯微分析教學重點：電子衍射的基本理論以及單晶體電子衍射花樣的標定方法；表面形貌襯度和原子序數襯度的原理及應用；教學難點：掌握電子顯微分析原理及方法；

能夠獨立進行掃描電鏡、透射電鏡的樣品制備與結果分析。課程教學要求與內容：本課程通過對材料微觀組織結構分析方法及理論的講授，使學生掌握材料各種分析檢測方法方面的基本知識、基本原理和基本方法，使學生能夠根據需要選擇分析檢測手段并能正確進行結果分析。具備根據材料的性質等信息正確選用分析手段的能力；具備對檢測結果進行標定和分析解釋的初步能力；具有利用本課程基本知識進行科學研究的初步能力。具體內容:1）了解電子波與電磁透鏡；

2）了解電磁透鏡的像差與分辨本領；

3）了解電磁透鏡的景深與焦長。1.電子在電磁中的運動和電子透鏡（1）電子在靜電場的運動和靜電透鏡（2）電子在磁場中的運動和磁透鏡2.透射電鏡主要結構與透射電鏡樣品制備透射電鏡一般是電子光學系統、真空系統、供電系統三大部分組成。3.透射電鏡電子圖像形成原理（1）散射襯度象（2）衍射襯度象（3）相位襯度象4.掃描電鏡及其工作原理，掃描電鏡的工作原理與閉路電視系統相似。5.掃描電鏡主要性能:1.放大倍率高2.分辨率高3.景深D大4.保真度好5.樣品制備簡單6.掃描電鏡圖像及襯度;掃描電鏡樣品制備第四部分熱分析技術教學重點：理解物質在溫度變化過程中，發生一系列物理化學反應而顯示的熱效應、體積效應、質量變化宏觀表現，分析判斷試樣的相組成、雜質以及熱變化特性。掌握熱分析法的基本原理和適用范圍。教學難點：了解熱分析技術的分類，差熱分析儀器和熱重分析儀的基本結構及其應用,掌握樣品差熱和熱重分析曲線的基本解析方法。課程教學要求與內容：1.差熱分析第一節差熱分析的基本原理熱儀爐子供給的熱量為Q試樣無熱效應時：QSQRTS=TRΔT=0試樣吸熱效應時：(Q－g)SQRTS＜TRΔT＜0試樣放熱效應時：(Q＋g)SQRTS＞TRΔT＞0第二節差熱分析儀的基本結構第三節差熱曲線及理論分析DTA曲線是指試樣與參比物間的溫差（ΔT）曲線和溫度（T）曲線的總稱。第四節差熱分析的定性分析就是通過實驗獲得DTA曲線，根據曲線上吸、放熱峰的形狀、數量、特征溫度點的溫度值，即曲線上特定形態來鑒定分析試樣及其熱特性。所以，獲得DTA曲線后，要清楚有關熱效應與物理化學變化的聯系，再掌握一些純的或典型物質的DTA曲線，便可進行定性分析2.熱重分析第一節熱重分析的基本原理及結構1、熱重分析的基本原理2、TG儀的結構第二節熱重曲線及影響因素、1、熱重法的數學表達式為：m=f(T)熱重法得到的是在溫度程序控制下物質質量與溫度關系的曲線，即熱重曲線（TG曲線）熱重分析的應用第五部分紅外吸收光譜第一節紅外光譜的基本原理1、紅外吸收光譜產生的條件2、分子中基團的基本振動形式3、紅外吸收峰強度第二節紅外光譜與分子結構1、紅外光譜的基團頻率2、分子結構與吸收峰3、關于峰位移的影響因素第三節紅外圖譜解析1、未知物結構確定2、紅外分光光度計三、實驗教學內容及基本要求根據教學目的，本課程實驗教學的基本要求是使學生通過實驗教學環節，掌握實驗原理，了解操作技能，處理分析數據，完成實驗報告。重點在于培養學生具有應用必要測試技術對環境生態材料進行物相分析的能力。按我院現有儀器設備條件，通過以下測試技術的5項基本實驗（16學時），能利用實驗數據對環境材料進行鑒定和分析，為今后的工作打下堅實的基礎。實驗項目—覽表序號實驗項目名稱實驗學時目的與要求實驗要求實驗類型每組人數備注必修選修其它驗證性設計性綜合性1衍射儀原理與結構2了解衍射儀的基本原理、結構及操作方法√√10演示2X射線衍射定性分析6練習使用索引與JCPDS卡片對衍射圖進行相分析√√13TEM的認識及樣品制備2認識TEM的基本結構及操作方法，了解樣品制備的基本方法√√10演示4SEM及EDS顯微成分分析2了解SEM及EDS的基本結構及原理，掌握其樣品制備的方法√√10演示5綜合熱分析2了解DTA儀的原理及構造，學習其使用操作方法，并對DTA曲線進行分析√√16紅外光譜定性分析實驗2了解IR儀器的原理及構造，并對DTA曲線含義進行分析√√四、教學方法與手段板書與多媒體教學相結合五、教學學時分配章節與內容課時作業量備注環境與材料2環境負荷評價及其應用3材料和產品的生態設計21無機非金屬類生態環境材料21環境材料的發展趨勢1X射線部分：（一）X射線衍射理論基礎31（二）X射線衍射的主要儀器與方法1（三）X射線衍射的物相分析21電鏡部分（一）電子光學基礎2（二）透射電子顯微鏡1（三）掃描電子顯微鏡11熱分析部分（一）差熱分析1（二）熱重分析11紅外吸收光譜分析技術2合計24六、考核方式與成績評