原子力显微镜对纳米颗粒的表征精要.pptx

Characterization of nanoparticles using Atomic Force Microscopy 余昊 201602703070 使用原子力显微镜对纳米颗粒的表征 Abstract. Nanoparticles are becoming increasingly important in many areas, including catalysis, biomedical applications, and information storage. Their unique size-dependent pro-perties make these materials superior. Using the Atomic Force Microscope (AFM), individual particles and groups of particles can be resolved and unlike other microscopy tec-hniques, the AFM offers visualization and analysis in three dimensions. 1.Introduction 2.Preparation and Experimental set-up 3.Results and Discussion. 4.Conclusion Introduction 材料的用途，氧化钛（Ti02）纳米粒子用于颜料，气体和湿度传感器，电介质陶瓷，催化剂，太阳能电池等。氧化锆（ZrO2）广泛用作汽车发动机或炉子中的氧传感器[10]。在催化反应中，Zr02可以作为催化剂和作为载体材料。氧化铝（Al 2 O 3）纳米颗粒在很大程度上用于生物医学应用。 在这里，我们使用AFM通过将它们沉积在不同的基底上来表征Ti02，ZrO 2和Al 2 O 3纳米颗粒。这些不同基底包括云母，清洁硅（Si）和化学处理的硅（Si）。 2.Preparation and Experimental set-up 2.1。纳米颗粒 TiO 2和ZrO 2纳米颗粒为水性悬浮液的形式，二者浓度均为20％。通过光学表征技术估计的TiO 2和ZrO 2 颗粒的平均尺寸分别为8μ士3nm和11μ士3nm。这些颗粒的表面被化学改性以防止聚集。通过气相冷凝 制备Al 2 O 3纳米粉末。该方法产生平均尺寸为100μm的团聚体形式的球形颗粒和/或尺寸为5-200μm 的软团聚体。 2.2。样品制备技术 首先将纳米颗粒在去离子水中稀释至适当的浓度，然后超声处理15-30分钟。将50μl稀释物置于清洁的基 质上（用乙醇清洁Si，然后用氮气蒸汽干燥;在使用前云母新鲜切割），根据所需颗粒的密度孵育5-20分钟， 然后残余溶液通过氮气流吹扫。对所有样品采用这种一般方法。 在沉积纳米颗粒之前对干净的SI进行化学改性，将APTES（3-氨基丙基三乙氧基硅烷）用于硅烷化方法。 未处理的Si衬底在超声波浴中用乙醇清洁10分钟，用氮气干燥，然后在臭氧室中放置5分钟。然后通过将 清洁的基底悬浮在含有少量APTES和甲苯的玻璃干燥器中，以1:10的比例将其清洗1小时，使其暴露于 APTES气氛中。 3.Results and Discussion 3.1。不同稀释浓度的TiO 2纳米颗粒的成像。 通过AFM在新鲜清洗的Si基底上对不同稀释度的TiO 2纳米颗粒进行成 像（图1）。稀释的量增加降低了表面上的纳米颗粒的密度。由于尖端 形状的变化，纳米颗粒的横向尺寸在图像上发生变化。然而，发现高度 相对恒定为9-11nm。 纳米颗粒的沉积通过使用（a）1:10， （b）1:40和（c）1:50从0.04％TiO 2 水悬浮液 a c b 图1 3.2. 在不同基底上成像ZrO 2纳米颗粒 在图2中，ZrO2纳米颗粒沉积在两个不同的基底上。 将50μl的ZrO2 纳米颗粒的悬浮液施加到干净的Si和云母上，孵育5分钟，然后用氮气 流吹干。用AFM观察在Si上的纳米颗粒 图2（a）出现更多的分离，而 云母中的纳米颗粒 图2（b）出现凝结，。 云母的亲水性质，即使在其 被吹干之后， 也可能导致纳米颗粒形成附聚物。 虽然纳米颗粒的密度 在Si和云母两者上是相同的。 与在Si上的纳米颗粒相比，在云母上成像 纳米颗粒时观察到更大的漂移。 图2：ZrO2纳米颗粒（0.04％）在（a）硅和（b）云母上的形貌图像。 a b