第六章---纳米微粒尺寸的评估.pptVIP

第六章纳米微粒尺寸的评估6.0基本概念6.1透射电镜观察法6.2X射线衍射线线宽法（谢乐公式）6.3比表面积法6.4X射线小角散射法6.5拉曼散射法6.6光子相关谱法基本概念（i）晶粒：是指单晶颗粒，即颗粒内为单相，无晶界。（ii）一次颗粒：是指含有低气孔率的一种独立的粒子，颗粒内部有界面。如相界等（iii）团聚体：是由一次颗粒通过表面力或固体桥键作用形成更大的颗粒。团聚体内含有相互连接的气孔网络。团聚体可分为硬团聚体和软团聚体两种。（iv）二次颗粒：是指人为制造的粉料团聚粒子。纳米粒子一般指一次颗粒。它的结构可以是晶态、非晶态和准晶。可以是单相、多相结构，或多晶结构。只有一次颗粒为多晶时，颗粒的粒径才与晶粒尺寸（晶粒度）相同。颗粒尺寸的定义对球形颗粒来说，颗粒尺寸（粒径）即指其直径。对不规则颗粒，尺寸的定义常为等当直径，如体积等当直径，投影面积直径等等。6.1透射电镜观察法用透射电镜可观察纳米粒子平均直径或粒径的分布。该方法是一种颗粒度观察测定的绝对方法，因而具有可靠性和直观性。基本原理

测量方法：(i)交叉法：用尺或金相显微镜中的标尺任意地测量约600颗粒的交叉长度，然后将交叉长度的算术平均值乘上一统计因子(1.56)来获得平均粒径。(ii）测量约100个颗粒中每个颗粒的最大交叉长度，颗粒粒径为这些交叉长度的算术平均。（iii）求出颗粒的粒径或等当粒径，画出粒径与不同粒径下的微粒数的分布图，如图6.1所示，将分布曲线中峰值对应的颗粒尺寸作为平均粒径结论：(1)测得的颗粒粒径是团聚体的粒径。(2)测得的结果缺乏统计性。6.2X射线衍射线线宽法x射线衍射线宽法是测定颗粒晶粒度的最好方法．当颗粒为单晶时，该法测得的是颗粒度．颗粒为多晶时，该法测得的是组成单个颗粒的单个晶粒的平均晶粒度．这种测量方法只适用晶态的纳米粒子晶粒度的评估．实验表明晶粒度小于等于50nm时，测量值与实际值相近，反之，测量值往往小于实际值．

晶粒度很小时，由于晶粒的细小可引起衍射线的宽化，衍射线半高强度处的线宽度B与晶粒尺寸d关系为

式中B表示单纯因晶粒度细化引起的宽化度，单位为弧度．注意问题：(i)应选取多条低角度x射线衍射线进行计算，然后求得平均粒径。(ii)当粒径很小时，结果颗粒内部会产生第二类畸变，这也会导致x射线线宽化．因此，为了精确测定晶粒度时，应当从测量的半高宽度中扣除二类畸变引起的宽化．6.3比表面积法

（1）容量法：此法是测定已知量的气体在吸附前后的体积差进而得到气体的吸附量．实验装置如图6．2所示，具体操作又分为保持气体体积不变测定吸附前后压力变化的定容法和保持系统压力不变而测定吸附平衡前后气体体积变化的定压法．(2)重量法该法是直接测定固体吸附前后的重量差，计算吸附气体的量．关键装置是高灵敏度的石英弹簧秤．通过已知的预先校正过的弹簧伸长与重量的关系，然后实验测定吸附前后重量．此法较容量法准确，且可同时测定几个样品．起初此法多用于大比表面积(大于50m2·g-1)的测定．近年来对于小比表面积(小于10m2·g-1)也能进行测量．重量法的操作除了吸附量为测定重量外，其他与容量法相同，两种方法都需要高真空和预先严格脱气处理．用BET法来测定比表面积时，控制测定精度的因素主要为颗粒的形状及缺陷，如气孔、裂缝等，这些因素造成测量结果的负偏差.比表面积的测定范围约为0.1一1000m2／g6.4x射线小角散射法小角散射是指X射线衍射中倒易点阵原点(000)结点附近的相干散射现象．散射角大约为10-2~10-1rad数量级．衍射光的强度，在入射光方向最大，随衍射角增大而减少，在角度ε0处则变为0，ε0与波长和粒子的平均直径d之间近似满足下列关系式用直线进行颗粒度测量时，试样的粒子必须相互之间有一定距离，并且粒子必须具有相同的形状、大小．否则，关系呈一上线．根据这一曲线可求出样品中粒度分布和平均尺寸，但计算较为繁复．这不能依靠分析曲线直接定出粒径分布来．先假设一种含有任意的参数的分布规律，从理论上算出和它相对应的散射曲线，而后修改那