怀化学院：《新能源材料综合实验》课程教学大纲

新能源材料综合实验教学大纲网（纯实验实训课模版2课程中文课程课程新能源材料综专业能力代码类型名称合实验Comprehensive开课课程英文第6学experimentof课2学分名称学期NewEnergy期床程基本信息Materials理论实践34学时034学时学时适用专业材料化学开课单位化学与材料工程学院材料化学教研室及教研室课程完成3个新能源材料方面的综合实验。任务目标1：巩固前期所学的知识，综合材料的制备、表征等方面，以新能源材料为实验主，拓展学生对新能源材料的了解：目标目标2：培养学生实验操作能力，综合分析问题和解决问题的能力，养成严肃认要求真，实事求是的科学态度和严谨的工作作风。考核方开卷考试考式核成绩构考勤（20%）+实验报告（30%）+期末考试（50%）成实践教学团队姓名职称教学任务电子信箱负责人讲师讲授唐莉莉42049478@qq.com主讲教师石薇讲师讲授405755011@qq.com建议出版名称：主编：教材社：出版年月：象新能源材料（材料科学与工程专业应用型本科系列教材）1.主编：吴基实践考胜出版社：华东理工大学出版年月：2012.4实训书材料网络教学资源1.等其它2.3.学习辅导材料学时分配及类型等建议表要求实践（实训）类型每组项目序号时数名称人数验设创必选综合做计新做证铅电极在硫酸溶液8V7中的充放电行为离锂子池电的备成性测制V216合及能测定环境腐38蚀因素

新能源材料综合实验教学大纲（纯实验实训课模版） 课 程 基 本 信 息 课程中文 名称 新能源材料综 合实验 课程 代码 课程 类型 专业能力 课程英文 名称 Comprehensive experiment of New Energy Materials 开课 学期 第6学 期 学分 2 学时 34 理论 学时 0 实践 学时 34 适用专业 材料化学 开课单位 及教研室 化学与材料工程学院 材料化学教研室 课程 任务 完成3个新能源材料方面的综合实验。 实验 目标 要求 目标1：巩固前期所学的知识，综合材料的制备、表征等方面，以新能源材料为 主，拓展学生对新能源材料的了解； 目标2：培养学生实验操作能力，综合分析问题和解决问题的能力，养成严肃认 真，实事求是的科学态度和严谨的工作作风。 考 核 考核方 式 开卷考试 成绩构 成 考勤（20%）+实验报告（30%）+期末考试（50%） 实践教学团队 姓名 职称 教学任务 电子信箱 负责人 唐莉莉 讲师 讲授 42049478@qq.com 主讲教师 石薇 讲师 讲授 405755011@qq.com 实践 实训 材料 建议 教材 名 称 ： 主 编 ： 出 版 社：      出版年月： 参 考 书 1．新能源材料(材料科学与工程专业应用型本科系列教材) 主编：吴基 胜 出版社：华东理工大学      出版年月：2012.4 网络教 学资源 等其它 学习辅 导材料 1． 2． 3． 学时分配及类型等建议表 序号 项目 名称 时数 每组 人数 实践（实训）类型 要求 验 证 设 计 综合 创 新 必 做 选 做 1 铅电 极在 硫酸 溶液 中的 充放 电行 为 8 Ö Ö 2 锂 离 子 电 池 的 制 备 合 成 及 性 能 测 定 16 Ö Ö 3 环境腐 蚀因素 8 Ö Ö

的电化学测定综合实验实践项目实验（实训）项目名称铅电极在硫酸溶液中的充放电行为8实践场地室内（V）：室外（）学时综合性选择类型必做（V）：选做（）实验类型CHI电化学工作站：铂片电极：玻碳电极：Hg/Hg2SO4参比电极；氢氧主要器材化钠：Hg/HgO参比电极；电解槽；醋酸铅实验目的和要求：1.应用线性电位扫描和循环伏安法研究电极性能：2.掌握恒电流法的基本原理和基本操作：3.应用恒电流法研究电极的充放电行为。二、实验原理及内容：原理：恒电流充放电法，又称计时电势法或电流阶跃法。一种研究材料电化学性能中非常重要的方法之一。在恒流条件下对被测电极进行充放电操作，记录其电位随时间的变化规律，研究电位随时间的函数变化的规律。金属Pb是铅酸蓄电池的负极材料，它在充放电过程中的电极反应是：Pb+SO.2--2e--PbSO4内容：用电沉积法在玻碳电极上沉积Pb，用线性电位扫描和循环伏安法研究电极性能。三、实验步骤1.在玻碳电极上电沉积Pb以铂片电极为对电极和Hg/HgO电极为参比电极，用配制好的电沉积Pb的溶液（其中含7.5g/LPb(CH;COO)2+20gLNaOH）做电解质。预处理电极。打开仪器和电脑，连接好相应的电极。记录开路电位，使用阴极电位扫描法沉积Pb。起始电位为开路电位，设-2V为终止电位，当电极析氢时停止扫描，扫速为5mV/s，温度为85℃：2.取出沉积有Pb的玻碳电极，用去离子水清洗后，以铂片电极为对电极和Hg/Hg2SO4电极为参比电极，在38%（质量比)的硫酸溶液中测量Pb电极的循环伏安法曲线：扫描范围为-0.8V一-1.2V，扫速为2mV/s：3.以0.1mA的电流对Pb电极进行充电，充电时间为5min，分别以0.1mA、0.05mA和0.02mA的电流进行放电，截止电压为-0.3V。4.清洗电极和电解槽，放好，关闭仪器和电脑。四、作业及考核点1.作出在玻碳电极上沉积Pb的阴极极化曲线。指出Pb(ACh的还原电位和析氢电位。2.作出Pb电极在38%（质量比）的硫酸溶液中的循环伏安曲线，指出Pb的电化学氧化和还原峰电位：3.在同一张图中作出Pb电极的充放电曲线，纵坐标为电位/V，横坐标为容量/mA·h。比较不同电流放电下的放电容量和充电效率。五、教学内容与课程目标的对应关系图。序号教学内容支撑的课程目标支撑的毕业要求指标点铅电极在硫酸溶液中的充放电行为目标1、211-1、2-1、3-1、4、12实践项目实验（实训）项目名称锂离子电池的制备合成及性能测定16实践场地室内（V）：室外（）学时综合性选择类型必做（V）：选做（）实验类型恒温槽，冰箱，搅拌器，管式电阻炉，真空干燥箱，鼓风干燥箱，铁夹，分液漏斗，研钵，烧杯，pH试纸，循环水真空泵，漏斗，抽主要器材滤瓶，滤纸，玻璃血，温度计，手套箱，电池测试系统，封口机，压片机

的电化 学测定 综合实 验 实践项目 实验（实训）项目名称       铅电极在硫酸溶液中的充放电行为 学时 8 实践场地 室内（Ö）； 室外（ ） 实验类型 综合性 选择类型 必做（Ö）； 选做（ ） 主要器材 CHI电化学工作站；铂片电极；玻碳电极；Hg/Hg2SO4参比电极；氢氧 化钠；Hg/HgO参比电极；电解槽；醋酸铅 一、实验目的和要求： 1.应用线性电位扫描和循环伏安法研究电极性能； 2.掌握恒电流法的基本原理和基本操作； 3.应用恒电流法研究电极的充放电行为。 二、实验原理及内容： 原理： 恒电流充放电法，又称计时电势法或电流阶跃法。一种研究材料电化学性能中非常重要的方法之一。在恒流条件下对被 测电极进行充放电操作，记录其电位随时间的变化规律，研究电位随时间的函数变化的规律。 金属Pb是铅酸蓄电池的负极材料，它在充放电过程中的电极反应是： Pb+SO4 2-2e==PbSO4 内容： 用电沉积法在玻碳电极上沉积Pb，用线性电位扫描和循环伏安法研究电极性能。 三、实验步骤： 1. 在玻碳电极上电沉积Pb 以铂片电极为对电极和Hg/HgO电极为参比电极,用配制好的电沉积Pb的溶液（其中含7.5 g/L Pb(CH3COO)2 + 20 g/L NaOH）做电解质。预处理电极。打开仪器和电脑，连接好相应的电极。记录开路电位，使用“阴极电位扫描法”沉积Pb。 起始电位为开路电位，设-2V为终止电位，当电极析氢时停止扫描，扫速为5mV/s，温度为85℃； 2. 取出沉积有Pb的玻碳电极，用去离子水清洗后，以铂片电极为对电极和Hg/Hg2SO4电极为参比电极，在38% (质量 比) 的硫酸溶液中测量Pb电极的循环伏安法曲线；扫描范围为-0.8V— -1.2V，扫速为2mV/s； 3. 以0.1mA的电流对Pb电极进行充电，充电时间为5min，分别以0.1mA、0.05mA和0.02mA的电流进行放电，截止电压 为-0.3V。 4. 清洗电极和电解槽，放好，关闭仪器和电脑。 四、作业及考核点： 1. 作出在玻碳电极上沉积Pb的阴极极化曲线。指出Pb(AC)2的还原电位和析氢电位。 2. 作出Pb电极在38% (质量比) 的硫酸溶液中的循环伏安曲线，指出Pb的电化学氧化和还原峰电位； 3. 在同一张图中作出Pb电极的充放电曲线，纵坐标为电位/V，横坐标为容量/mA•h。比较不同电流放电下的放电容量和 充电效率。 五、教学内容与课程目标的对应关系图。 序号 教学内容 支撑的课程目标 支撑的毕业要求指标点 1 铅电极在硫酸溶液中的充放电行为 目标1、2 1-1、2-1、3-1、4、12 实践项目 实验（实训）项目名称           锂离子电池的制备合成及性能测定 学时 16 实践场地 室内（Ö）； 室外（ ） 实验类型 综合性 选择类型 必做（Ö）； 选做（ ） 主要器材 恒温槽，冰箱，搅拌器，管式电阻炉，真空干燥箱，鼓风干燥箱， 铁夹，分液漏斗，研钵，烧杯，pH试纸，循环水真空泵，漏斗，抽 滤瓶，滤纸，玻璃皿，温度计，手套箱，电池测试系统，封口机， 压片机

一、实验目的和要求1.熟悉锂离子电极材料的制备方法，掌握锂离子电极材料工艺路线：2.掌握锂离子电池组装的基本方法：3.掌握锂离子电极材料相关性能的测定方法及原理；4.熟悉相关性能测试结果的分析。二、实验原理及内容：原理：锂离子电池的结构与工作原理：所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为摇椅式电池”，俗称锂电”。以LiCoO2为例：（1)电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4。（2)为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6~0.4，z=(2十3x+5y)/2)等。内容：用共沉淀法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/302正极材料，组装电池，用线性电位扫描和循环伏安法研究电池性能。三、实验步骤：1.样品的制备及准备碳酸盐共沉淀法制备LiNi/3Co1/3Mn1/3O2：分别称取摩尔比为1：1：1的醋酸镍(Ni(CH;COO)2:4H2O)、醋酸钴（Co(CH;COO)2:4H2O)、醋酸锰(Mn(CH;COO)2:4H2O)，用去离子水溶解，溶液金属离子总浓度为1mol-L-l。快速搅拌的同时逐滴加入NazCO溶液，用NH3H，O控制反应的pH值在8～12之间，温度恒定在4080℃之间，生成有着均匀阳离子分布的三元混合碳酸盐Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3，反应完成后继续陈化18h。将所得碳酸盐沉淀过滤，并用去离子水多次洗涤，以彻底除去所残留的锂盐、钠盐。然后将沉淀物置于鼓风烘箱中85C干燥12h。干燥后按化学计量比1:1.05与LiOHHsO在研钵中彻底混合，将沉淀物干燥后置于电阻炉中，在空气氛围下于600℃-900℃烧结。2.组装模拟电池按80:10:10（wt%）称取所制备的活性物质LiNio.4Co0.2Mno.402、乙炔黑、粘接剂PVDF，将前两者充分混合后加入到溶解了PVDF的NMP中，充分混合调至糊状后将其均匀地涂布在铝箔上，然后于真空干燥箱中120C干燥4h后取出，裁成直径为1.2cm的圆片。以金属锂片为负极，Celgard2400微孔聚丙烯膜为隔膜，以1mol/LLiPF6/EC+DMC+EMC（1:1:1体积比）为电解液，在充满氩气的手套箱中组装成CR2025型扣式电池，然后静置一段时间即可测试。3.循环性能的测定(1)连接模拟电池与测试装置：循环伏安法测试采用电池测试系统进行：测试仪器采用上海辰华仪器公司的CHI660a电化学工作站：（2）置试验参数：锂离子电池：以100mA/g电流密度测试30个循环：起止电压为0~3.0V的放电制度开始试验：（3）验结果保存及处理。四、作业及考核点：1.循环性能的测定(1)锂离子电极材料的循环伏安曲线(2)测定结果分析2.交流阻抗的测定(1)锂离子电极材料的交流阻抗图(2)测定结果分析3.比较说明工艺条件对电极材料循环性能的影响。五、教学内容与课程目标的对应关系图。序号教学内容支撑的课程目标支撑的毕业要求指标点锂离子电池的制备合成及性能测定目标1、21-1、2-1、3-1、4、121实践项目实验（实训）项目名称环境腐蚀因素的电化学测定综合实验学时8实践场地室内（V）：室外（）

一、实验目的和要求： 1.熟悉锂离子电极材料的制备方法，掌握锂离子电极材料工艺路线； 2.掌握锂离子电池组装的基本方法； 3.掌握锂离子电极材料相关性能的测定方法及原理； 4.熟悉相关性能测试结果的分析。 二、实验原理及内容： 原理： 锂离子电池的结构与工作原理：所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的 二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式 电池”，俗称“锂电”。以LiCoO2为例：⑴电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。这就需要一个电 极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、 LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4。⑵为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石 墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～ 0.4，z=(2＋3x＋5y)/2)等。 内容： 用共沉淀法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料，组装电池，用线性电位扫描和循环伏安法研究电池性能。 三、实验步骤： 1.样品的制备及准备 碳酸盐共沉淀法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2：分别称取摩尔比为1：1：1的醋酸镍(Ni(CH3COO)2 ·4H2O)、醋酸 钴 (Co(CH3COO)2 ·4H2O)、醋酸锰 (Mn(CH3COO)2 ·4H2O)，用去离子水溶解，溶液金属离子总浓度为1mol·L-1。快速搅拌的 同时逐滴加入Na2CO3溶液，用NH3 ·H2O控制反应的pH值在8～12之间，温度恒定在40～80℃之间，生成有着均匀阳离子分布 的三元混合碳酸盐Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3，反应完成后继续陈化18h。将所得碳酸盐沉淀过滤，并用去离子水多次洗涤，以彻底 除去所残留的锂盐、钠盐。然后将沉淀物置于鼓风烘箱中85℃干燥12h。干燥后按化学计量比1:1.05与 LiOH·H2O在研钵中彻 底混合，将沉淀物干燥后置于电阻炉中，在空气氛围下于600℃-900℃烧结。 2.组装模拟电池 按80:10:10（wt%）称取所制备的活性物质LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2、乙炔黑、粘接剂PVDF，将前两者充分混合后加入到 溶解了PVDF的NMP中，充分混合调至糊状后将其均匀地涂布在铝箔上，然后于真空干燥箱中120℃干燥4h后取出，裁成直 径为1.2cm的圆片。以金属锂片为负极，Celgard2400微孔聚丙烯膜为隔膜，以1mol/L LiPF6/EC+DMC+EMC (1:1:1体积比)为 电解液，在充满氩气的手套箱中组装成CR2025型扣式电池，然后静置一段时间即可测试。 3.循环性能的测定 (1)连接模拟电池与测试装置：循环伏安法测试采用电池测试系统进行；测试仪器采用上海辰华仪器公司的CHI660a电化 学工作站； （2）置试验参数： 锂离子电池：以100mA/g电流密度测试30个循环；起止电压为0~3.0V的放电制度开始试验； （3）验结果保存及处理。 四、作业及考核点： 1.循环性能的测定 (1)锂离子电极材料的循环伏安曲线 (2)测定结果分析 2.交流阻抗的测定 (1)锂离子电极材料的交流阻抗图 (2)测定结果分析 3.比较说明工艺条件对电极材料循环性能的影响。 五、教学内容与课程目标的对应关系图。 序号 教学内容 支撑的课程目标 支撑的毕业要求指标点 1 锂离子电池的制备合成及性能测定 目标1、2 1-1、2-1、3-1、4、12 实践项目 实验（实训）项目名称           环境腐蚀因素的电化学测定综合实验 学时 8 实践场地 室内（Ö）； 室外（ ）

综合性选择类型必做（V）：选做（）实验类型PHS-3C酸度计分析天平（精确到0.1mg）主要器材电子天平（精确到0.1mg）数字电压表一、实验目的和要求：1.了解和掌握常用金属材料在不同环境条件中的腐蚀性强弱和主要腐蚀形态2.掌握影响材料环境失效的主要腐蚀因素3.掌握主要环境腐蚀性因素强弱的测试方法二、实验原理及内容：原理：金属与周围环境之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质，称之为金属腐蚀。也就是说，金属腐蚀发生在金属与介质间的界面上。材料究竞发生什么样的腐蚀、腐蚀的强弱主要取决于材料及其周围介质的性质。不同的材料或不同设备工艺的同一种材料在同一介质中其腐蚀性不同：同一材料在不同环境中（如温度、pH值、浓度不同）其腐蚀性也会有很大的差别。腐蚀类型很多，也有多种分类方法。如果按材料腐蚀后的外观特征分类：当腐蚀均匀地发生在整个材料表面，称为均匀腐蚀或全面腐蚀：当腐蚀集中在某些区域，则称为局部腐蚀。局部腐蚀又可分为电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、剥蚀、选择性腐蚀等。金属腐蚀发生的根本原因是其热力学上的不稳定性造成的，即金属及其合金较某些化合物原子处于自由能较高的状态，这种倾向在条件具备时，就会发生金属单质向金属化合物的转变，即发生腐蚀。发生化学腐蚀时，被氧化的金属与介质中被还原的物质之间的电子是直接交换的。发生电化学腐蚀时，金属的氧化和介质中某物质的还原是在不同地点相对独立地进行的两个过程，并且和流过金属内部的电子流和金属所处介质中的离子流形成回路，即金属的电化学腐蚀是通过腐蚀电池进行的，它是金属腐蚀中最常见最重要的类型。在腐蚀过程中发生的腐蚀电池反应如下：阳极反应：M-ne'→Mnt阴极反应：Ox+ne-→R总反应：M+Ox→Mn*+R式中：Ox为氧化剂，R为还原剂在大多数情况下，氧化剂通常由水中溶解的氧或氢离子承担，阴极反应为：1/202+H0+2e-20H或H++e→1/2H2金属与电解质接触时，在金属与溶液界面将产生一电位差，这一电位差值会随时间不断变化，最后达到一稳定值，通常称之为稳态自腐蚀电位Ecorr。测量腐蚀体系的稳态自腐蚀电位Ecorr以及自腐蚀电位随时间变化（E-t曲线）是判断腐蚀过程的重要方法，可以解释腐蚀现象和研究腐蚀行为。虽然实际的腐蚀体系千变方化，但一般来说，电极电位的变化常常能反映金属表面膜的形成过程和稳定性、腐蚀速度是否恒定以及是否出现局部腐蚀等。如果电位随时间的变化趋于“正”，常常表示保护膜增强了，相反地，如果E-t曲线向“负”变化，常常表明金属表面保护膜被破坏。均匀腐蚀时，电极电位随时间的变化是较为缓慢的，而若出现局部腐蚀，电极电位通常会发生突变。通过测定某材料在介质中的电位随时间变化曲线，可以判断该材料在介质中发生腐蚀倾向，将不同的材料在同一介质中最终得到的稳态自腐蚀电位Ecor按由低到高的顺序排列，就可得到各种金属在某种溶液中的腐蚀电位序。从金属在腐蚀电位序中的位置，可以判断两种金属在指定的电解液中相接触时，哪种金属可能发生腐蚀。对于金属在介质中发生的均匀腐蚀，一般采用重量法测定其腐蚀速度。所谓重量法就是试验金属在一定的环境与条件下，经过腐蚀介质一定时间的作用后比较腐蚀前后该材料的重量变化，从而确定腐蚀速度的一种方法。根据腐蚀产物容易去除和完全牢固的附着在试片表面的情况，可分别采用单位时间、单位面积上金属腐蚀后的重量损失或重量增加来表示腐蚀速度。V失=Wo-W,/StV增=W2-Wo/St式中V失、V增为腐蚀速度（g/m*h），S为试样表面积（m2）：t为腐蚀时间（h），We为试样腐蚀前的重量：W,为试样清除腐蚀产物后的质量，W2为带有腐蚀产物的试样重量。金属的腐蚀速度在腐蚀过程中并非恒速地进行，也就是说，其瞬间的腐蚀速度可能发生变化，因此用重量法计算腐蚀速度只是平均腐蚀速度。此外，由于各种金属材料的密度不同，即使

实验类型 综合性 选择类型 必做（Ö）； 选做（ ） 主要器材 PHS-3C 酸度计 分析天平（精确到0.1mg） 电子天平（精确到0.1mg） 数字电压表 一、实验目的和要求： 1. 了解和掌握常用金属材料在不同环境条件中的腐蚀性强弱和主要腐蚀形态 2. 掌握影响材料环境失效的主要腐蚀因素 3. 掌握主要环境腐蚀性因素强弱的测试方法 二、实验原理及内容： 原理： 金属与周围环境之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质，称之为金属腐蚀。也就是说，金属腐蚀发生在金属与 介质间的界面上。材料究竟发生什么样的腐蚀、腐蚀的强弱主要取决于材料及其周围介质的性质。不同的材料或不同设备工 艺的同一种材料在同一介质中其腐蚀性不同；同一材料在不同环境中（如温度、pH值、浓度不同）其腐蚀性也会有很大的 差别。腐蚀类型很多，也有多种分类方法。如果按材料腐蚀后的外观特征分类：当腐蚀均匀地发生在整个材料表面，称为均 匀腐蚀或全面腐蚀；当腐蚀集中在某些区域，则称为局部腐蚀。局部腐蚀又可分为电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、 剥蚀、选择性腐蚀等。 金属腐蚀发生的根本原因是其热力学上的不稳定性造成的，即金属及其合金较某些化合物原子处于自由能较高的状态， 这种倾向在条件具备时，就会发生金属单质向金属化合物的转变，即发生腐蚀。发生化学腐蚀时，被氧化的金属与介质中被 还原的物质之间的电子是直接交换的。发生电化学腐蚀时，金属的氧化和介质中某物质的还原是在不同地点相对独立地进行 的两个过程，并且和流过金属内部的电子流和金属所处介质中的离子流形成回路，即金属的电化学腐蚀是通过腐蚀电池进行 的，它是金属腐蚀中最常见最重要的类型。 在腐蚀过程中发生的腐蚀电池反应如下： 阳极反应： M-ne- → M n+ 阴极反应： Ox+ne- → R 总反应： M+Ox → Mn++R 式中：Ox 为氧化剂，R为还原剂 在大多数情况下，氧化剂通常由水中溶解的氧或氢离子承担，阴极反应为： 1/2O2+H2O+2e → 2OH- 或 H ++e → 1/2H2 金属与电解质接触时，在金属与溶液界面将产生一电位差，这一电位差值会随时间不断变化，最后达到一稳定值，通常 称之为稳态自腐蚀电位Ecorr。测量腐蚀体系的稳态自腐蚀电位Ecorr以及自腐蚀电位随时间变化（E-t曲线）是判断腐蚀过程 的重要方法，可以解释腐蚀现象和研究腐蚀行为。 虽然实际的腐蚀体系千变万化，但一般来说，电极电位的变化常常能反映金属表面膜的形成过程和稳定性、腐蚀速度是 否恒定以及是否出现局部腐蚀等。如果电位随时间的变化趋于“正”，常常表示保护膜增强了，相反地，如果E-t曲线向“负”变 化，常常表明金属表面保护膜被破坏。均匀腐蚀时，电极电位随时间的变化是较为缓慢的，而若出现局部腐蚀，电极电位通 常会发生突变。 通过测定某材料在介质中的电位随时间变化曲线，可以判断该材料在介质中发生腐蚀倾向，将不同的材料在同一介质中 最终得到的稳态自腐蚀电位Ecorr按由低到高的顺序排列，就可得到各种金属在某种溶液中的腐蚀电位序。从金属在腐蚀电 位序中的位置，可以判断两种金属在指定的电解液中相接触时，哪种金属可能发生腐蚀。对于金属在介质中发生的均匀腐 蚀，一般采用重量法测定其腐蚀速度。所谓重量法就是试验金属在一定的环境与条件下，经过腐蚀介质一定时间的作用后比 较腐蚀前后该材料的重量变化，从而确定腐蚀速度的一种方法。根据腐蚀产物容易去除和完全牢固的附着在试片表面的情 况，可分别采用单位时间、单位面积上金属腐蚀后的重量损失或重量增加来表示腐蚀速度。 V失 = W0 -W1 /St V增 = W2 -W0 /St 式中V失、V增为腐蚀速度（g／m 2h），S为试样表面积（m 2）；t为腐蚀时间（h），W0为试样腐蚀前的重量；W1为试 样清除腐蚀产物后的质量，W2为带有腐蚀产物的试样重量。金属的腐蚀速度在腐蚀过程中并非恒速地进行，也就是说，其 瞬间的腐蚀速度可能发生变化，因此用重量法计算腐蚀速度只是平均腐蚀速度。此外，由于各种金属材料的密度不同，即使

是均匀腐蚀，这种腐蚀速度单位并不能表征腐蚀损耗深度。为此可将平均腐蚀速度换算成单位时间内的平均腐蚀深度，则计算公式如下：D深==8.76V/p式中D深为以腐蚀深度表示的腐蚀速度（mm/a）；V为按重量法计算的腐蚀速度（g/mh）：p为金属的密度（g/cm2），8.76为单位换算系数。内容：制备碳钢试样，测试溶液pH，测试E-t曲线。三、实验步骤：1.腐蚀形态的观察及腐蚀速度测量（1）试样准备：准备三种待测溶液和6块同一种待测材料，试样尺寸为5020mm，将试样打号以示区别。用360#水砂纸、600#水砂纸打磨至均匀光亮（2）游标卡尺准确测量试样尺寸，根据测量结果准确计算每块试样的面积，作好记录：（3）试样表面用去污粉除油，自来水冲洗干净，滤纸吸干，吹风机反复吹干，使试样完全干燥冷却：（4）将干燥后的试样于天平上称重，准确度应达到0.1mg；（5）将三种待测溶液分别量取800ml于1升烧杯中，将试样按编号分成3组，每两个一组，用塑料丝悬挂浸入待测溶液中，注意待测试样应全部浸入溶液，每个试样浸入深度要大体一致，试样上端应在液面下20mm：（6）自试样浸入溶液开始记录时间，观察试样表面变化及溶液介质变化情况，1小时后取出，用自来水清洗干净：（7）观察腐蚀产物的颜色、分布情况及与表面结合是否牢固（8）对于腐蚀产物易清洗的试样，在产物清洗液中清除腐蚀产物，除净后用流动自来水和蒸馏水将试样清洗干净，滤纸吸干，吹风机反复吹干，冷却；（9）观察腐蚀形态，干燥后的试样再次在天平上称重，作记录：（10）根据计算公式计算腐蚀速率及年腐蚀深度。2.pH值及-t曲线的测定2.1试验溶液pH值的测定：（1）开机打开电源开关，指示灯亮，预热30分钟（2）标定a.将选择开关旋钮调到pH档b.调节温度补偿旋钮，使旋钮白线对准溶液温度值：c.把斜率调节旋钮顺时针旋到底（即调到100%位置）：d.把用蒸馏水清洗过的电极插入pH=6.86的缓冲溶液中：e.调节定位调节旋钮，使仪器显示读数与该缓冲溶液当时温度下的pH值相一致。f.用蒸馏水清洗电极，再插入pH=4.00(或pH=9.18)的标准溶液中，调节斜率旋钮使仪器显示读数与该缓冲溶液中当时温度下的pH值一致；g.重复（d）-(f)步骤至不用再调节定位或斜率调节旋钮为止；h.仪器完成标定，定位调节旋钮及斜率调节旋钮不应再有变动。（3）测量将电极用蒸馏水冲洗并用滤纸吸干，插入待测溶液中，摇动烧杯，使溶液均匀，在显示屏上读取溶液的pH值。测量完后用蒸馏水清洗电极头部，并用滤纸洗干。2.2E一t曲线的测定（1）试样准备准备一种待测材料共3块，用360#水砂纸、600#水砂纸打磨至均匀光亮，用去污粉除油，蒸馏水冲洗，滤纸吸干。（2）将待测试样分别浸入三种不同的试验溶液，自试样浸入溶液开始记时，每隔半分钟、1分钟、2分钟、5分钟用数字电压表测一次电位，记录电位随时间的变化。四、作业及考核点：1、观察试样在不同介质中的腐蚀形貌，判断腐蚀类型与强弱：2、均匀腐蚀金属的腐蚀速度测试结果记录，如下表：「失重腐蚀速腐蚀后腐蚀面腐蚀深度Wo-W试件原重W。（g）重W编号材料腐蚀时间t（h）腐蚀介质积m2度mm/h(g)g/m2*h(g)

是均匀腐蚀，这种腐蚀速度单位并不能表征腐蚀损耗深度。为此可将平均腐蚀速度换算成单位时间内的平均腐蚀深度，则计 算公式如下： D深 = ＝ 8.76V/ρ 式中D深 为以腐蚀深度表示的腐蚀速度（mm/a）；V为按重量法计算的腐蚀速度（g/m2h） ；ρ为金属的密度 （g/cm3），8.76为单位换算系数。 内容： 制备碳钢试样，测试溶液pH，测试E-t曲线。 三、实验步骤： 1.腐蚀形态的观察及腐蚀速度测量 （1）试样准备： 准备三种待测溶液和6块同一种待测材料，试样尺寸为50 20 mm，将试样打号以示区别。用360#水砂纸、600#水砂纸打 磨至均匀光亮 （2）游标卡尺准确测量试样尺寸，根据测量结果准确计算每块试样的面积，作好记录； （3）试样表面用去污粉除油，自来水冲洗干净，滤纸吸干，吹风机反复吹干，使试样完全干燥冷却； （4）将干燥后的试样于天平上称重，准确度应达到0.1mg； （5）将三种待测溶液分别量取800ml于1升烧杯中，将试样按编号分成3组，每两个一组，用塑料丝悬挂浸入待测溶液 中，注意待测试样应全部浸入溶液，每个试样浸入深度要大体一致，试样上端应在液面下20mm； （6）自试样浸入溶液开始记录时间，观察试样表面变化及溶液介质变化情况，1小时后取出，用自来水清洗干净； （7）观察腐蚀产物的颜色、分布情况及与表面结合是否牢固; （8）对于腐蚀产物易清洗的试样，在产物清洗液中清除腐蚀产物，除净后用流动自来水和蒸馏水将试样清洗干净，滤 纸吸干，吹风机反复吹干，冷却； （9）观察腐蚀形态，干燥后的试样再次在天平上称重，作记录； （10）根据计算公式计算腐蚀速率及年腐蚀深度。 2.pH值及φ-t曲线的测定 2.1试验溶液pH值的测定： （1）开机 打开电源开关，指示灯亮，预热30分钟 （2）标定 a. 将选择开关旋钮调到pH档； b. 调节温度补偿旋钮，使旋钮白线对准溶液温度值； c. 把斜率调节旋钮顺时针旋到底（即调到100％位置）； d. 把用蒸馏水清洗过的电极插入pH=6.86的缓冲溶液中； e. 调节定位调节旋钮,使仪器显示读数与该缓冲溶液当时温度下的pH值相一致。 f. 用蒸馏水清洗电极，再插入pH=4.00(或pH=9.18)的标准溶液中，调节斜率旋钮使仪器显示读数与该缓冲溶液中当时温 度下的pH值一致； g. 重复（d）-(f)步骤至不用再调节定位或斜率调节旋钮为止； h. 仪器完成标定，定位调节旋钮及斜率调节旋钮不应再有变动。 （3）测量 将电极用蒸馏水冲洗并用滤纸吸干，插入待测溶液中，摇动烧杯，使溶液均匀，在显示屏上读取溶液的pH值。测量完 后用蒸馏水清洗电极头部，并用滤纸洗干。 2.2 E－t曲线的测定 （1）试样准备 准备一种待测材料共3块，用360＃水砂纸、600＃水砂纸打磨至均匀光亮，用去污粉除油，蒸馏水冲洗，滤纸吸干。 （2）将待测试样分别浸入三种不同的试验溶液，自试样浸入溶液开始记时，每隔半分钟、1分钟、2分钟、5分钟用数字 电压表测一次电位，记录电位随时间的变化。 四、作业及考核点： 1、观察试样在不同介质中的腐蚀形貌，判断腐蚀类型与强弱； 2、均匀腐蚀金属的腐蚀速度测试结果记录，如下表： 编号 材料 腐蚀介质 腐蚀时间t（h） 试件原重W0（g） 腐蚀后 重W （g） 失重 W0 -W （g） 腐蚀面 积m 2 腐蚀速 度 g/m2*h 腐蚀深 度mm/h

1碳钢H2SO40.5 2H,SO40.5碳钢31碳钢NaOH14 碳钢NaOHNaCI15碳钢16碳钢NaCI3、根据实验数据绘制各试验材料在试验溶液中的β一t曲线。五、教学内容与课程目标的对应关系图。序号教学内容支撑的课程目标支撑的毕业要求指标点环境腐蚀因素的电化学测定综1目标1、21-1、2-1、3-1、4、12合实验执笔人：石薇审核人：2019年4月28日填表说明：1本教学大纲编写的课程范围，包括各专业独立设置的所有必修、选修理论课程和实验实训课程，不包括专业实习、见习、毕业论文（设计）、社会调查等实践课程。2.教学大纲的编写须切实贯彻学校关于推动课程内容、教学方法、教学手段、考试方法等改革的要求，务求整合、力求创新，加强实践能力和创新创业能力培养。3.“课程类型”指公共能力、专业能力、发展能力课程；“考核方式”含期末考试及平时考核等：“成绩组成”指课程成绩分布，须具体说明平时考查、期未考试、实践环节等成绩所占比例：课程教学内容（理论课）须按章节分别填写教学目的与要求、教学重点、教学难点、教学具体知识点、考核点和实践环节，其中实践环节包括作业、实验实训（未独立设置实验实训的课程）、社会实践等方面的要求；实验类型分为验证性、综合性、设计性、创新性等

1 碳钢 H2SO4 0.5 2 碳钢 H2SO4 0.5 3 碳钢 NaOH 1 4 碳钢 NaOH 1 5 碳钢 NaCl 1 6 碳钢 NaCl 1 3、根据实验数据绘制各试验材料在试验溶液中的φ－t曲线。 五、教学内容与课程目标的对应关系图。 序号 教学内容 支撑的课程目标 支撑的毕业要求指标点 1 环境腐蚀因素的电化学测定综 合实验 目标1、2 1-1、2-1、3-1、4、12 执笔人： 石薇             审核人：                                              2019   年 4 月 28   日 填表说明： 1．本教学大纲编写的课程范围，包括各专业独立设置的所有必修、选修理论课程和实验实训课程，不包括专业实 习、见习、毕业论文（设计）、社会调查等实践课程。 2．教学大纲的编写须切实贯彻学校关于推动课程内容、教学方法、教学手段、考试方法等改革的要求，务求整 合、力求创新，加强实践能力和创新创业能力培养。 3．“课程类型”指公共能力、专业能力、发展能力课程；“考核方式”含期末考试及平时考核等；“成绩组成”指课 程成绩分布，须具体说明平时考查、期末考试、实践环节等成绩所占比例；课程教学内容（理论课）须按章节分别填写教 学目的与要求、教学重点、教学难点、教学具体知识点、考核点和实践环节，其中实践环节包括作业、实验实训（未独立 设置实验实训的课程）、社会实践等方面的要求；实验类型分为验证性、综合性、设计性、创新性等