第四章纳米表征修改介绍.ppt

纳米氮化铬制备 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 不同结晶度的YVO4的XRD图 利用某一衍射峰的宽化，可计算纳米粒子的尺寸，即谢乐尔(Sherrer)公式： Dhkl= kλ/(cosθ??Bhkl) k为常数； θ为入射角（弧度）； ?Bhkl为某衍射峰半高宽处的弧度（单纯因晶粒度细化引起的宽化度）； Dhkl为此粒子对应hkl晶面的某方向尺寸。 Cu Kα radiation, λ = 1.54178 ? 注意事项： A: 需消除仪器的影响，用大晶粒结晶好的晶体作标样。 B: 单色性，波长频率尽量单一化。 C: 选取多条低角度衍射线(2θ≤50°) ，求平均值。 D: 测得的是各微晶的平均尺寸。 E: 精确度：适用于(3-200 nm)的粒子，小于或等于50 nm，测量值与实际值接近，大于50 nm时，测量值小于实际值。 TiO2纳米材料晶粒大小测定 (1)对于TiO2纳米粉体，衍射峰2θ为21.5°时为(101)晶面。 (2)当采用CuKα，波长为0.154nm，衍射角的2θ为25.30°，半高宽为0.375°，一般Sherrer常数取0.89。 (3)根据Scherrer公式，可以计算获得晶粒的尺寸。 (4) D101＝21.5 nm 介孔结构测定—小角X射线衍射 介孔材料中的孔周期性排列，孔间距类似于晶面间距，可以产生X射线衍射。 MCM-41密堆积排列示意图 MCM-41---用十六烷基溴化铵，硅酸乙酯水解制备 六方孔形 立方孔形 MCM-41的形成过程 SBA15---用聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯三嵌段聚合物，硅酸乙酯水解制得 **** § 4.5 比表面积测定纳米粒子尺寸 1 吸附原因 处在固体表面的原子，由于周围原子对它的作用力不对称，即原子所受的不饱合力，因而有剩余力场，可以吸附气体或液体分子。吸附和脱附是一个平衡过程。 2 BET公式提出 兰格缪尔认为单分子吸附，得到兰格缪尔吸附等温式。 布龙瑙尔-埃梅特-特勒三人提出了多分子层吸附理论公式： 即吸附时，除了吸附剂表面接触的第一层外，还有相继的多层吸附，在实际中遇到的吸附很多都是多分子层的吸附。提出BET公式。 3.颗粒尺寸与比表面积 当材料颗粒尺寸减少时，表层原子数成倍增加： 粒子尺寸（nm） 包含原子数 表层原子所占比例（%） 10 3*104 20 4 4*103 40 2 2.5*102 80 1 30 90 可见，随着纳米粒子尺寸减小，表层原子数增加极快，吸附气体量增加，因此，利用纳米材料表面对气体吸附效应即吸附量大小，可求出纳米颗粒的比表面积，反映纳米材料的尺寸大小。 单位重量比表面积： Sw=表面积/重量 单位体积比表面积： Sv=表面积/体积 4. 测定 BET方程为： V：被吸附气体的体积(多层吸附的体积)； k：常数； Vm：为单分子层吸附气体的体积（铺满单分子层时所需气体体积）； P：吸附平衡时气体压力； P0：为被吸附气体的饱和蒸气压。(273K时) 将此方程改写为： 测定一系列不同压力下的P和吸附气体的体积值（P, V值） 以 对 作曲线，得到斜率值 和 截距值 。 因为： 所以 = 斜率 + 截距， Vm = 1/(斜率+截距) 于是得到Vm值，即单层饱和吸附体积。(铺满单层时的体积)。 把Vm换算为吸附质分子数(Vm/V0)?NA乘以一个吸附分子的截面积Am，得吸附层表面积： NA：阿佛加德罗常数， Am：为吸附质分子的横截面积， V0：为气体的摩尔体积。 常用的吸附气体N2，N2的分子截面积Am为0.158 nm2，得： S = 4.25 Vm 因为单位重量比表面积： Sw = S/重量 对于半径为R的球形颗粒： 所以 → 直径: ρ为密度。 BET法测定比表面积的关键是测出V值： ①容量法：测出已知量气体吸附前后的体积差，进而得到气体的吸附量。 ②重量法：测出固体吸附前后的重量差，换算出计算吸附气体的量。 **** § 4.6 其它分析方法 一、 激光拉曼光谱 C.V. Raman，Indian physicist。1928