Методы анализа структуры и дисперсности неорганических материалов

2022/2023

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Дисциплина общефакультетского пула

Кто читает: Факультет химии

Когда читается: 3 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Баранчиков Александр Евгеньевич

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 38

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Одной из важнейших задач современного неорганического материаловедения является создание воспроизводимых методов получения твердофазных материалов с определенными функциональными характеристиками (электрофизическими, транспортными, оптическими, каталитическими, ...). Очевидно, что свойства материала определяются его химическим составом - сложно ожидать, например, от оксида алюминия высокой электронной проводимости. Однако не только состав определяет свойства материала - важнейшую роль играют его структура (в первую очередь, кристаллическая структура) и размер составляющих его частиц. Особое внимание на эти факторы необходимо обращать при создании наноматериалов, для которых ярко выражены так называемые размерные эффекты, то есть зависимость свойств от размера частиц. Таким образом, особенностью неорганического материаловедения как междисциплинарной области знаний является поиск и установление фундаментальных взаимосвязей между функциональными свойствами неорганических (а зачастую и гибридных) материалов, их составом, структурой и дисперсностью. Настоящий курс нацелен на формирование у обучающихся основ знаний по базовым методам анализа структуры и дисперсности неорганических материалов, теоретическим основам методов, а также на непосредственное знакомство с работой на аналитическом оборудовании, позволяющим реализовать полученные знания. Курс включает в себя следующие основные разделы: 1. Взаимосвязь состав-структура-свойство-дисперсность. Обзор методов анализа химического состава, структуры и дисперсности неорганических материалов. 2. Коллоидные системы. Динамическое/статическое рассеяние света. Дзета-потенциал. 3. Адсорбционные методы анализа. Низкотемпературная адсорбция азота. Гелиевая пикнометрия. Термический анализ и термопрограммируемая десорбция. 4. Дифракционные методы анализа. Определение кристаллической структуры по порошковым данным. Профильный анализ дифрактограмм. 5. Источники синхротронного излучения. EXAFS/XANES спектроскопия. 6. Методы малоуглового рассеяния нейтронного и рентгеновского излучения. 7. Растровая электронная микроскопия. Просвечивающая электронная микроскопия. Электронная дифракция. Энергодисперсионный микроанализ и дисперсионная рентгеновская спектроскопия по длине волны. Спектроскопия энергетических потерь электронов. Дифракция отраженных электронов.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Методы анализа структуры и дисперсности неорганических материалов» являются: формирование систематизированных знаний о возможностях современных физико-химических методов анализа нано- и высокодисперсных неорганических материалов с использованием методов рентгеновской дифракции, низкотемпературной адсорбции азота и растровой электронной микроскопии, а также некоторых других методов, которые необходимы для получения дополнительной информации о структуре дисперсных материалов (гелиевая пикнометрия, динамическое рассеяние света, рассеяние рентгеновского и нейтронного излучения). Курс должен заложить основы планирования экспериментов по анализу структуры дисперсных материалов.

Планируемые результаты обучения

Демонстрирует знание теоретических основ методов порошковой рентгеновской дифракции, низкотемпературной адсорбции азота и растровой электронной микроскопии.
Демонстрирует понимание особенностей пробоподготовки и основных инструментальных особенностей указанных методов анализа.
Интерпретирует экспериментальные результаты с использованием специализированного программного обеспечения.
Может интерпретировать получаемые экспериментальные результаты на основе полученных знаний о свойствах материалов
Оценивает возможности указанных методов и имеет представление о возможностях других современных инструментальных методах анализа, которые могут помочь в получении дополнительной структурной информации.