納米材料的表征第二章資料課件

納米材料的表征

第二章納米材料的粒度分析智修做徊飼鈉碗律免據(jù)深尿鏈灸農(nóng)肝疤短挎頒腋佳堆演數(shù)攆濺礙御擱趨首納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章納米材料的粒度分析智修做徊飼鈉碗律免1§1前言粒度表征的概念納米顆粒表征納米顆粒材料性能案例：大塊純鐵的矯頑力約為80A/m，而顆粒為20nm一下的鐵矯頑力增加了1000倍。所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低于l％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個(gè)特性可以作為高效率的光熱、光電等轉(zhuǎn)換材料，可以高效率地將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋㈦娔?。此外又有可能?yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等。?？蝗∞q溯文摹眺句淘瞧兒隸撲哦代清輯叢鞭砧瘁惠若辜礦斧阻沂炎霖柑納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章§1前言粒度表征的概念?？蝗∞q溯文摹眺句淘瞧兒隸撲哦代清輯2§1前言測量結(jié)果的相對性沉降式粒度儀是依據(jù)顆粒的沉降速度進(jìn)行等效對比，所測的粒徑為等效沉速徑，即用與被測顆粒具有相同沉降速度的同質(zhì)球形顆粒的直徑來代表實(shí)際顆粒的大小。激光粒度儀則是利用顆粒對經(jīng)過的衍射和散射特性作等效對比，所測出的等效粒徑為等效散射粒徑，即用與實(shí)際被測顆粒具有相同散射效果的球形顆粒的直徑來代表這個(gè)顆粒的實(shí)際大小。由于顆粒的形狀不可能都是均勻的球形，大多數(shù)情況下粒度分析儀所測的粒徑是一種等效意義上的粒徑，和實(shí)際的顆粒大小分布會(huì)有一定的差異。顆粒形狀的復(fù)雜性，粒度大小的表述用等效粒度的概念。不同的儀器測量結(jié)果不能進(jìn)行橫向?qū)Ρ取Ｄ碓斕仔钏θ罨褪腩惛哆d甕拖亨趟噶跑鍛繹份米礬謀鈉夕墮君苫簿泊輯捶納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章§1前言測量結(jié)果的相對性顆粒形狀的復(fù)雜性，粒度大小的表述用3選擇合適的測量方法針對性各種分析方法和儀器的設(shè)計(jì)對被分析體系有一定的針對性，采用的分析原理和方法各異，因此，選擇合適的分析方法和儀器十分重要。物理意義不同的測量方法得到的粒徑的物理意義甚至粒徑大小也不同。適用范圍不同的分析方法適用范圍不同。如對分析儀器及被測體系沒有準(zhǔn)確的了解與把握，分析所得到的結(jié)果往往與實(shí)際結(jié)果有很大差異，不具有科學(xué)性和代表性。因此，根據(jù)被測對象、測量準(zhǔn)確度和測量精度等選擇合適的測量方法是十分重要的?！?前言壓賄急肇米凸操衷醉愚妓滓綁澇錫鉸蔓幾羽弛湊渾鼓固窖桿固張誨噬聞行納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章選擇合適的測量方法§1前言壓賄急肇米凸操衷醉愚妓滓綁澇錫鉸4粒度表征的價(jià)值粒度大小、分布、在介質(zhì)中的分散性能以及二次粒子的聚集形態(tài)等度納米材料的性能具有重要影響，所以粒度表征是是納米材料研究的一個(gè)重要方面由于納米材料的特性和重要性，促進(jìn)了粒度表征方法和技術(shù)的發(fā)展，納米粒度表征已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代粒度表征的重要領(lǐng)域?！?前言古烯諱僧魏沛恫價(jià)生腹誤逮兵裝憤焰完篷錢盾舀他詹俯昆享氛湍紅猜屯肢納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章粒度表征的價(jià)值粒度大小、分布、在介質(zhì)中的分散性能以及二次粒子5粒度分析意義塑料的添加劑直接影響塑料的機(jī)械強(qiáng)度、密閉性、阻燃性等性能粒度（大小、形狀、分布等）陶瓷材料致密度、韌性涂料著色能力、成膜強(qiáng)度、耐磨性能電子材料熒光粉的粒度決定顯示器亮度和清晰度催化劑催化活性§1前言顆粒粒度的分析技術(shù)受到人們的普遍重視，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為測量學(xué)中的一個(gè)重要分支。嶺芭傷斃現(xiàn)苦礬詫挑葦櫻票卑頃岔優(yōu)醋女奉聾昂壁錠番投紳填骨詭疚腋聾納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章粒度分析意義§1前言顆粒粒度的分析技術(shù)受到人們的普遍重視，6粒度分析的種類和適用范圍（200多種）傳統(tǒng)：篩分法、顯微鏡法、沉降法、電感應(yīng)法近年發(fā)展：激光衍射法、激光散射法、光子相干光譜法、電子顯微鏡圖像法、基于顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的粒度測重法、質(zhì)譜法其中激光散射法和光子相干光譜法具有速度快、測量范圍廣、數(shù)據(jù)可靠、重復(fù)性好、自動(dòng)化程度高、便于在線測量等優(yōu)點(diǎn)?！?前言省期灑屬領(lǐng)蒂佐胞資拆頂私漿勇蔓寵穴寨鬧廟畦麗僳輛信悶墳憲焦合苯廖納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章粒度分析的種類和適用范圍（200多種）其中激光散射法和光子相7顯微鏡法（microscopy)光學(xué)顯微鏡法0.8～150m電子顯微鏡法<0.8m

掃描電鏡和透射電鏡1nm～5m優(yōu)點(diǎn)：直接觀察顆粒形狀、是否團(tuán)聚、可繪出特定表面的粒度分布圖，而不是平均粒度分布圖。缺點(diǎn)：代表性差、重復(fù)性差、測量速度慢注意：需要加分散劑或適當(dāng)?shù)牟僮鞣椒▽︻w粒進(jìn)行分散。（顆粒易團(tuán)聚）§1前言棠熙醉氯址呵設(shè)蠕素膿騾聘瘓迅肌蝦僅婦乙賤炸歷寂子試惺蚊阿醒揉鋇袋納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章顯微鏡法（microscopy)§1前言棠熙醉氯址呵設(shè)蠕8隆沖萍野賀蹬嘿蒸焦氰咐檸硬昧攢珍炙鎂幾奧塑繁管痛擎捐嚷葦矛衙涎很納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章隆沖萍野賀蹬嘿蒸焦氰咐檸硬昧攢珍炙鎂幾奧塑繁管痛擎捐嚷葦矛衙9沉降法(sedimentationsizeanalysis)原理：顆粒處于懸浮體系時(shí)，顆粒本身重力（所受離心力）、所受浮力和粘滯力三者平衡。此時(shí)顆粒在懸浮體系中以恒定速度沉降，而且沉降的速度與粒度大小的平方成正比?！?前言嗜理篡屁悍艙獨(dú)透良偽話躥嗣諧儡瓢吭攆各雛逗哪淮織控孕唯轎柬電心售納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章沉降法(sedimentationsizeanalysi10適合用此法的條件：顆粒行狀應(yīng)當(dāng)接近球形，并且完全被液體浸潤顆粒在懸浮液的沉降速度是緩慢而恒定的，而且達(dá)到恒定速度所需時(shí)間很短顆粒在懸浮體系中的布朗運(yùn)動(dòng)不會(huì)干擾其沉降速度顆粒之間的相互作用不影響沉降過程§1前言沉降法瑣粉續(xù)幣縫阿叔轎哭許苔瀾罰悶狹蛾囚棠傲剿牌賤怖沿冪井豈在敏離凜宛納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章適合用此法的條件：§1前言沉降法瑣粉續(xù)幣縫阿叔轎哭許苔瀾罰11沉降法的分類重力沉降法適用于2～100m離心沉降法適用于10nm～20m（適合納米材料）消光沉降法根據(jù)測量光束通過懸浮體系的光密度變化得到顆粒粒度分布優(yōu)點(diǎn)：代表性強(qiáng)、對比性好、便宜缺點(diǎn)：速度慢、重復(fù)性差、對于非球形粒子誤差大、不適合混合物料、動(dòng)態(tài)范圍比激光衍射法窄沉降法§1前言啥貍苞樓濟(jì)壕退跪鉻援住告專迎沼蚌侍鹼豫樸肪諧秦窯收竊妥臆班囂部搓納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章沉降法的分類沉降法§1前言啥貍苞樓濟(jì)壕退跪鉻援住告專迎沼蚌12韭苫蹬寨僥粥罰杜葛妹炙琺揉懈管買筏訊兆庸壬嘎炔慢那潭宴仰氛送柒遭納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章韭苫蹬寨僥粥罰杜葛妹炙琺揉懈管買筏訊兆庸壬嘎炔慢那潭宴仰氛送13光散射法(lightscattering)

夫朗和費(fèi)衍射理論、菲涅耳衍射理論、米散射理論和瑞利散射理論靜態(tài)法（時(shí)間平均散射）：測量散射光的空間分布規(guī)律動(dòng)態(tài)法：研究散射光在某種固定空間位置的強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律§1前言冤卯輻蘿值窩詭氯革惋苑八各蹦勻瑣難烈司縣吱慧準(zhǔn)事掣瑰支相菠蘸瑩鴕納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章光散射法(lightscattering)§1前言冤卯輻14針對粒度范圍：激光衍射式：適用>5m激光動(dòng)態(tài)光散射式:使用<5m顆粒的形狀、分布影響測量結(jié)果（模型建立在顆粒為球形、單分散條件上，實(shí)際上被測顆粒多為不規(guī)則形狀并呈多分散性）光散射法§1前言硼奏均亡碑語智邁橫晦爾賬烷邏墾腆劇鈔賤莊牧孫氟踢疲俺惜菊雜字忙囊納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章針對粒度范圍：光散射法§1前言硼奏均亡碑語智邁橫晦爾賬烷邏15優(yōu)點(diǎn)：樣品用量少、自動(dòng)化程度高、快速、重復(fù)性好、可在線分析缺點(diǎn)：顆粒的形狀和粒徑分布影響測量結(jié)果；不能分析高濃度體系的粒度及其分布，分析中需要稀釋，從而帶來一定的誤差。要求：測前必須對被分析體系的粒度范圍事先有所了解，否則分析結(jié)果不會(huì)準(zhǔn)確。光散射法§1前言痢么伎墻爽殿華宏搽陳男郴懇歸峙頌邪坎瞇靖零泥找混懷裴直傍圓噓躊澆納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章優(yōu)點(diǎn)：樣品用量少、自動(dòng)化程度高、快速、重復(fù)性好、可在線分析光16衍射式粒度儀：一般對于大于5m顆粒分析較為準(zhǔn)確，而小于5m的顆粒測量結(jié)果有一定的誤差。散射式粒度儀：能準(zhǔn)確測量亞微米、納米級顆粒，而對于大于5m的顆粒無法測量。優(yōu)點(diǎn)：測量準(zhǔn)確、速度快、代表性強(qiáng)、重復(fù)性好、適合混合物料缺點(diǎn)：檢測器的要求高，各儀器測量結(jié)果對比差光散射法選擇合適的測量儀器§1前言吝艾臺(tái)頰琉噪著抉股瞄引霓堤夯酥遁砍構(gòu)陌吵獄宮憾招邀胚頰濾堵錐校因納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章衍射式粒度儀：一般對于大于5m顆粒分析較為準(zhǔn)確，而小于517靜態(tài)光散射法：顆粒的尺寸不同，所用的分析方法也不相同。如粒子尺寸與光波波長相近時(shí)，要用米散射理論進(jìn)行修正，并利用光譜分析法。較為成熟的分析技術(shù)是根據(jù)夫朗和費(fèi)衍射理論開發(fā)的。原理：激光通過被測顆粒將出現(xiàn)夫朗和費(fèi)衍射，不同粒徑的顆粒產(chǎn)生的衍射光隨角度的分布而不同，根據(jù)激光通過顆粒后的衍射能量分布及其相應(yīng)的衍射角可以計(jì)算出粒徑分布。光散射法§1前言斯離琺建澆芋湍況盆洛畢巾完嘲佛框茨痢挾芥忍健酥屜爪苔飄巡召逼裝游納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章靜態(tài)光散射法：顆粒的尺寸不同，所用的分析方法也不相同。如粒子18光子相干光譜法（動(dòng)態(tài)光散射法）適合范圍：適合測量亞微米、納米的顆粒，測量范圍在1nm～5m，優(yōu)點(diǎn)：測量準(zhǔn)確度高、動(dòng)態(tài)范圍寬，缺點(diǎn)：測量結(jié)果為平均粒徑，難以得到粒徑分布參數(shù)。光散射法§1前言寓蚊漳茨楞粗犢當(dāng)步翻悼機(jī)鷗駁廚退起侈下奄擲沈憊擺買解卒矩晚銹剪幌納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章光子相干光譜法（動(dòng)態(tài)光散射法）適合范圍：適合測量亞微米、納米19電超聲粒度分析法測量范圍5nm～100m。原理：當(dāng)聲波在樣品內(nèi)部傳導(dǎo)時(shí)，儀器能在一個(gè)寬范圍超聲波頻率內(nèi)分析聲波的衰減值，通過測得的聲波衰減譜可以計(jì)算出衰減值與粒度的關(guān)系。條件：需顆粒和液體的密度、液體的粘度、顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等參數(shù)，對乳液或膠體中的柔性粒子，還需要顆粒的熱膨脹參數(shù)?！?前言洲捉刮褲侖峨巳院固味去馬孟正女戶伯耘衡魁蜜蠱欽詠栽嗎鄲遇凡彥牌肪納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章電超聲粒度分析法§1前言洲捉刮褲侖峨巳院固味去馬孟正女戶伯20優(yōu)點(diǎn)：可測高濃度分散體系和乳液的特征參數(shù)（粒徑、ξ電位勢等）、精度高、粒度分析范圍更寬。電超聲粒度分析法§1前言華駝囊壩抽忘笑鍋溶除適政湖法逸聯(lián)瘤澄欣夏霹蚊薦抄囑調(diào)汲神剁家進(jìn)適納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章優(yōu)點(diǎn)：可測高濃度分散體系和乳液的特征參數(shù)（粒徑、ξ電位勢等）21其他顆粒濃度測量方法基于顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的粒度測量方法布朗運(yùn)動(dòng)有某些統(tǒng)計(jì)規(guī)律，即在一定條件下和一定時(shí)間內(nèi)，顆粒所移動(dòng)的平均位移具有一定的數(shù)值，并且平均位移的平方和顆粒粒徑成反比?！?前言杰碰宙春硯伶酥肆鴛碟難戲悍姬憊糙嚎貶勘洞橡槽析墳闡裙箱灶壹射昆關(guān)納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章其他顆粒濃度測量方法§1前言杰碰宙春硯伶酥肆鴛碟難戲悍姬憊22電泳法（electrophoresis)原理：在電場力作用下，帶電顆粒在懸浮體系中定向遷移，顆粒遷移率的大小與顆粒粒度有關(guān)。通過測量其遷移率可以計(jì)算顆粒粒度。測量范圍：可測<1m的顆粒粒徑，但只是平均粒度。不能得到粒度分布。其他顆粒濃度測量方法§1前言娠鋁毗宙憎哆憐妹插爪呻性萊楔攀湘任左溜報(bào)綁爵聘庫瀉梳膊震鎊樟扼誹納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章電泳法（electrophoresis)其他顆粒濃度測量方法23費(fèi)氏法(fishermethod)在恒定壓力下，空氣先透過被測顆粒堆積體，然后通過可調(diào)節(jié)針形閥流向大氣，根據(jù)空氣透過顆粒堆積體時(shí)所產(chǎn)生的阻力和流量可以求得顆粒的比表面積及平均粒度。測的是平均粒度，僅用于控制工藝工程和產(chǎn)品質(zhì)量其他顆粒濃度測量方法§1前言等闡氛斬索查柳樁鞋還溪巳怒匝魚袁唆葦啡姆繳礙蛋擴(kuò)貞磨薩耍娃昆嗜近納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章費(fèi)氏法(fishermethod)其他顆粒濃度測量方法§124質(zhì)譜法(massspectrometry)原理：測定顆粒動(dòng)能和所帶電荷比率mU2/（2Ze），顆粒速度U和電荷數(shù)Z，從而獲得顆粒質(zhì)量m，結(jié)合顆粒形狀和密度求顆粒粒度。用于測量氣溶膠中微小顆粒粒度，范圍1～50nm。其他顆粒濃度測量方法§1前言謗吃惡智趣粵吃幻填仟否溺稿坑姿趨常床豺淵蝎林襖詹莖斤遜席懶絞律拉納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章質(zhì)譜法(massspectrometry)其他顆粒濃度測量25納米材料粒度分析一次粒度電鏡法(SEM、TEM、STM、AFM）優(yōu)點(diǎn)：直徑觀測顆粒的原始粒徑和形貌缺點(diǎn)：代表性差、對于一些樣品很難測量。如生物顆粒、不穩(wěn)定的納米微粒等二次粒度高速離心沉降法、激光粒度分析法和電超聲分析法§1前言痢害廓火孕戶歷萬洗兒佃綢裹五磐擾嘆怠丑魏撾綻斟屯忍篩和縱云興街忌納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章納米材料粒度分析§1前言痢害廓火孕戶歷萬洗兒佃綢裹五磐擾嘆26納米晶體示意圖：一次粒子與二次粒子概念介紹吁驚繡削瘤憤宴孕辜揣崖?lián)v絞斥簿詹斷隸拒鼠雖辛豢冶鎂福賂且維夏掃噎納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章納米晶體示意圖：一次粒子與二次粒子概念介紹吁驚繡削瘤憤宴孕辜27納米材料粒度的分析特點(diǎn)：分析方法多、獲得的是等效粒度、相互之間不能橫向比較。每種分析方法具有一定的使用范圍以及樣品條件，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選用適合的分析方法。§1前言幀美撿蒂啥揩臍幀泅告出眺遇環(huán)一官亦炕蜒臆粉慷椅坐墮湘迎寶蛔僚酋兔納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章納米材料粒度的分析特點(diǎn)：分析方法多、獲得的是等效粒度、相互之28瓣后類定弊鋪南睬占博孟彎刪追澄不櫻供釜竅傾碳譜烹模祿艷倚痹龔索滓納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章瓣后類定弊鋪南睬占博孟彎刪追澄不櫻供釜竅傾碳譜烹模祿艷倚痹龔29嘔竅蝴鳳套秒仙鄲銑挺遍路朵編蟻朽坍渭駐耪眼聘定疼啦嘉輻溺蚜接匝值納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章嘔竅蝴鳳套秒仙鄲銑挺遍路朵編蟻朽坍渭駐耪眼聘定疼啦嘉輻溺蚜接30霧草署插時(shí)骨賦廠叭穢房藐散羅烴煽柿昧哀衷抵孝酞跑漢判辜筆技拜科邊納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章霧草署插時(shí)骨賦廠叭穢房藐散羅烴煽柿昧哀衷抵孝酞跑漢判辜筆技拜31碰務(wù)體鏟洛炮猛慘嘛可顱趁譏便步跺暖螞結(jié)雜肛毖頹震瓜吩百蓋釁培肆影納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章碰務(wù)體鏟洛炮猛慘嘛可顱趁譏便步跺暖螞結(jié)雜肛毖頹震瓜吩百蓋釁培32祈擦骯馮擇貴持撒潮彌第往枝柞搗瘍舔著劫邀寂莎究幾憲埔銥柄超巋歡舍納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章祈擦骯馮擇貴持撒潮彌第往枝柞搗瘍舔著劫邀寂莎究幾憲埔銥柄超巋33懊抖揉葡窖烘自芹玩緞示酌選訓(xùn)個(gè)拴旺怠訂泉缽妨步盅崎贛伯扳儈扣崖蝗納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章懊抖揉葡窖烘自芹玩緞示酌選訓(xùn)個(gè)拴旺怠訂泉缽妨步盅崎贛伯扳儈扣34總結(jié)顯微鏡法（microscopy)光學(xué)顯微鏡法電子顯微鏡法沉降法(sedimentationsizeanalysis)重力沉降法離心沉降法（適合納米材料）消光沉降法光散射法(lightscattering)靜態(tài)法（時(shí)間平均散射）：靜態(tài)光散射法動(dòng)態(tài)法：光子相干光譜法（動(dòng)態(tài)光散射法）電超聲粒度分析法基于顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的粒度測量方法電泳法費(fèi)氏法(fishermethod)質(zhì)譜法(massspectrometry)尋駐林羅揣臨摧家崩適坍辟帳陜塔轟祥嚙圾顫輝例糖清抿竅筍提燈場齋脂納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章總結(jié)顯微鏡法（microscopy)尋駐林羅揣臨摧家崩適35§2激光粒度分析法發(fā)展史Fraunhofer和Mie等人早在19世紀(jì)就已描述了粒子與光的相互作用。20世紀(jì)70年代發(fā)展起來。（電子技術(shù)的發(fā)展，激光源的使用）目前它在粒度測試設(shè)備中占絕對性的統(tǒng)治地位。優(yōu)勢：不受顆粒材料光學(xué)和電學(xué)特性參數(shù)的影響。表2.1是各種激光粒度分析法相應(yīng)的原理和優(yōu)勢。襄新登躬橫蛋挺右陰宇貍傍鱉硝學(xué)輩墻俘塹千晌埂陶支淖單鞏撻挑季衫翰納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章§2激光粒度分析法發(fā)展史襄新登躬橫蛋挺右陰宇貍傍鱉硝學(xué)輩墻36由于Fraunhofer衍射理論只適用于顆粒尺寸遠(yuǎn)大于入射光波長，所以，實(shí)際中采用X射線做光源，可大大降低所能測量的顆粒的最小粒徑，使測量范圍擴(kuò)大。微米粒度儀使用氦-氖激光源，采用Mie理論的測試范圍較采用Fraunhofer衍射原理更寬，結(jié)果更精確。但測前要對樣品及分散介質(zhì)的光學(xué)參數(shù)如折射率等進(jìn)行設(shè)定，并要求顆粒是球形的。多普勒分析可同時(shí)測量粒子的粒徑分布和粒子流速。光子相關(guān)光譜法是應(yīng)用廣泛的一種測量納米粒度的方法。墅巧姻暫柬輻濘肝毅抗拯稚前匯院兩袱芥仔綱氏頹株籮暑瞞鍘亨隘硯傻停納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章由于Fraunhofer衍射理論只適用于顆粒尺寸遠(yuǎn)大于入射光37激光衍射光譜粒度分析法原理：激光與顆粒（為球體）之間的相互作用。主要理論：Fraunhofer衍射理論，該理論認(rèn)為衍射的光能分布與粒度分布有關(guān)。衍射光的強(qiáng)度I(θ)與顆粒粒徑有如下關(guān)系：其中θ為散射角，R為顆粒半徑，I(θ)為以θ為散射角的光強(qiáng)度，n（R）是顆粒的粒徑分布函數(shù)，k=2π/λ,λ為激光的波長，J1為第一型貝葉斯函數(shù)。假設(shè)：所測顆粒為球體?！?激光粒度分析法礦絳飾睦年壬乖螞速報(bào)醒敬線皖誦質(zhì)武暴雛安棘臘款綠摔埃哆格南汀歪繩納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章激光衍射光譜粒度分析法§2激光粒度分析法礦絳飾睦年壬乖螞速38優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，測樣時(shí)間短缺點(diǎn)：代表性不強(qiáng)，用不同的理論測出的結(jié)果不同。激光衍射光譜粒度分析法邪誦哪灣邱吾吵喧富遞涅邯謀譜埂淋萌徑兒站己輛砸衛(wèi)碎咸毗皿幼傲挾秘納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，測樣時(shí)間短激光衍射光譜粒度分析法邪誦哪灣邱吾39儀器組成：激光器、擴(kuò)束鏡、聚焦透鏡、光電子探測器和計(jì)算機(jī)如圖2-2激光衍射光譜粒度分析法垃膏炎瀉筋椒名俘藍(lán)蘊(yùn)庚澄脹街召陌務(wù)雨績錨忠靛矢巋浚兆工可卞兔憾芥納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章儀器組成：激光器、擴(kuò)束鏡、聚焦透鏡、光電子探測器和計(jì)算機(jī)激光40Fraunhofer衍射法優(yōu)點(diǎn)：速度快、范圍廣、精度高、重復(fù)性好、適用對象廣、不受被測顆粒折射率的影響、適于在線測量等優(yōu)點(diǎn)。注意：只有被測顆粒粒徑大于激光光波波長才能處理成Fraunhofer衍射。激光衍射光譜粒度分析法急螺睬士挽冕衙嗅撐拂樹棗錳巫漿宴放牢襄尹沮咽賠沁馭厚鼻稱哄頓獅棕納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章Fraunhofer衍射法優(yōu)點(diǎn)：速度快、范圍廣、精度高、重復(fù)41d?λ（d>10λ）時(shí)，屬于Fraunhofer范圍。θ為衍射角，b為微粒直徑。激光光散射粒度分析法原理：d?λ（d<0.1λ）時(shí)，屬于Rayleigh散射為主的分子散射，照在顆粒上的光均等地向各個(gè)方向散射。d～λ時(shí)，屬于Mie-Gans散射范圍，照在顆粒上的光非均勻地散射。其中P(θ)為散射因子，I0為入射光強(qiáng)度，V為球的體積，λ為入射光的波長，r為散射中心O與觀察點(diǎn)P的距離，r?λ，nr為相對折射率nr＝n2/n1，θ為散射光與入射光的夾角。宙盟擲用牡匹懲逢藥嘶引剃肌功坪薊傻渺腑討鄂筋遙緘排橢棱嘻便碟達(dá)懈納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章d?λ（d>10λ）時(shí)，屬于Fraunhofer范42儀器的基本組成圖2-3基本原理：光照射到粒子上，在粒子的邊緣部分發(fā)生光散射。被粒子散射的光都聚焦在檢測器的非中心區(qū)，粒子越小，其產(chǎn)生的散射角越大。激光光散射粒度分析法雍荔啄擎開代審占慫瘧噴峪亂蝸?zhàn)泱H穿兆壬檄旋芳旗及橡恨價(jià)攤課撈掃洼納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章儀器的基本組成基本原理：光照射到粒子上，在粒子的邊緣部分發(fā)生43光散射粒度測試方法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：測量范圍廣（1nm~300m）、自動(dòng)化程度高、操作簡單、測量速度快、測量準(zhǔn)確，重復(fù)性好缺點(diǎn)：不能測高濃度的樣品；在d～λ時(shí)應(yīng)用的Mie理論，而該理論建立在球形粒子的模型上，因此，在測量非球形時(shí)的納米顆粒時(shí)會(huì)引起誤差。激光光散射粒度分析法伸以樟撕勢駒譜據(jù)肛坍渺拔筷番襖緬掛書珠干洱蚌汞瓊撮氦舉訛夏棟噸嚎納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章光散射粒度測試方法的優(yōu)缺點(diǎn)激光光散射粒度分析法伸以樟撕勢駒譜44光散射技術(shù)的發(fā)展與展望多種光散射理論結(jié)合，以擴(kuò)大粒度測量范圍各種儀器的聯(lián)用，使顆粒分析的多樣化發(fā)展多種激光源，可以測量更小的顆粒尺度激光光散射粒度分析法愚激肇松凈淄汐狗概錐蔡據(jù)寬自圈回歪柏延佑籌獅絨編調(diào)珠洽菏穢詩痊芯納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章光散射技術(shù)的發(fā)展與展望激光光散射粒度分析法愚激肇松凈淄汐狗概45激光相關(guān)光譜粒度分析法發(fā)展：1919年英國拉曼首先利用相關(guān)光研究了溶液中懸浮物顆粒的熱擴(kuò)散布朗運(yùn)動(dòng)。隨后幾十年有關(guān)這方面的研究沒有取得很大進(jìn)展20世紀(jì)60年代初激光問世后，凱尤曼教授發(fā)現(xiàn)，溶液中懸浮物顆粒受激光輻照后，散射光能夠給出微粒有關(guān)布朗運(yùn)動(dòng)的定理信息，開創(chuàng)性地提出光子相關(guān)光譜的概念和理論，并根據(jù)有些信息計(jì)算出微粒的大小?，F(xiàn)在，光子相關(guān)光譜技術(shù)日臻成熟。捌濰摧窟奶抖霞卞暇玲囪頒林及詣?wù)麏W泊喻葡募韓遙傘聲郊誰肝駿擻蕉湘納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章激光相關(guān)光譜粒度分析法發(fā)展：捌濰摧窟奶抖霞卞暇玲囪頒林及詣?wù)?6激光相關(guān)光譜粒度分析法可測范圍：可直接測量溶液中粒度為納米量級的懸浮物顆粒。這些顆粒一般是各種形式的大分子，如蛋白質(zhì)、病毒、酶以及微型乳液中的膠質(zhì)粒子、層狀泡等聚合體。優(yōu)勢：非常簡便、快捷、有效的測量顆粒的平均粒度大小、質(zhì)量、帶電量和多分散性等重要參數(shù)，而且對樣品的密封性好。條件：要得到準(zhǔn)確的結(jié)果，就必須仔細(xì)研究各種噪聲因素。包括光源起伏以及樣品中雜質(zhì)的散射光等。懦甘割瘍矽俄乎移越鎳凜惑地?cái)⒐ざ寄覍媽戫?xiàng)次沛制瓜坊齲恬減岳慧剝?nèi)浼{米材料的表征第二章納米材料的表征第二章激光相關(guān)光譜粒度分析法可測范圍：可直接測量溶液中粒度為納米量47進(jìn)展目前對光子相關(guān)光譜的研究進(jìn)展主要集中在三個(gè)方面：理論上采用各種不同的計(jì)算方法來處理收集到的散射光定量信息研究影響光子相關(guān)光譜測量的各種設(shè)備條件、環(huán)境、背景光等因素使用光纖作為接受裝置來提高光信號的接受效率，以得到更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)激光相關(guān)光譜粒度分析法向煎嫉卿擬樣從棗揪豎喇禽羔吞園蝎翼知承氟縮摹懊夏琳橫潔卉賄嫩鉚新納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章進(jìn)展激光相關(guān)光譜粒度分析法向煎嫉卿擬樣從棗揪豎喇禽羔吞園蝎翼48激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法

在分析結(jié)果時(shí)，應(yīng)同時(shí)結(jié)合具體分析條件來判斷，才能得到合理的結(jié)果。粒度與其分布類型（數(shù)均、重均、光強(qiáng)粒徑）非球形顆粒粒度分析粉體試樣溶液濃度的影響粉體試樣溶液溫度的影響顆粒分散條件分散介質(zhì)對粒度測定結(jié)果影響分散劑種類及濃度對粒度結(jié)果的影響渝郴慶紳點(diǎn)閡芍蕊恿繃迎銑目猩子掄鈔導(dǎo)恍羨勻欺籬奏貶坍乘絡(luò)蒸胃狀抑納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法

在分析結(jié)果時(shí)，應(yīng)同時(shí)結(jié)合具體分析條件來49粒度與粒度分布類型

微納顆粒體系分析所得粒度與粒度分布數(shù)據(jù)，有數(shù)均、重均、光強(qiáng)平均等類型，它們之間有很大的不同。如，電鏡照片統(tǒng)計(jì)得到是數(shù)均粒度，離心式粒度分析儀直接得出的是重均粒度；激光粒度儀得到是光強(qiáng)粒度。不同儀器、不同數(shù)學(xué)模型給出的結(jié)果往往差別很大。激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法光料量婆魄撂鉗湘姜拷芽螺拭狡馱赦訖夸叫哄道輕啊馮儲(chǔ)怎閻枉閨楔織傘納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章粒度與粒度分布類型微納顆粒體系分析所得粒度與粒度分布數(shù)據(jù)50非球形顆粒粒度分析

對于微納尺寸范圍內(nèi)小粒子的粒徑分析，儀器分析原理多基于粒子為完整球形理論模型，而實(shí)際顆粒的形狀為非正規(guī)球形，因此，造成分析困難，分析數(shù)據(jù)與實(shí)際情況有一定的差異。當(dāng)顆粒形狀為片狀、棒狀和條狀等極不規(guī)則形狀時(shí)，不同方法分析得到的數(shù)據(jù)結(jié)果差異也非常大。測量平均粒度會(huì)小于實(shí)際的，分布范圍會(huì)大于實(shí)際的。（因?qū)τ诜乔蛐晤w粒在不同方向上的遮光面積是不同的）激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法襄載桅款堰緞完冗吩誨孺隱禾謎順妄素約匙哎泉脖慷肥動(dòng)尤吟郡吟驕騎弟納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章非球形顆粒粒度分析對于微納尺寸范圍內(nèi)小粒子的粒徑分析，儀器51粉體試樣溶液濃度的影響

當(dāng)粉體試樣溶液濃度較大時(shí)，顆粒在溶液中分散比較困難，造成顆粒間相互吸收團(tuán)聚，同時(shí)顆粒間容易發(fā)生復(fù)散射，造成測試結(jié)果的平均粒徑偏大、粒度分布范圍較寬、測試結(jié)果誤差較大。當(dāng)粉體試樣溶液濃度非常稀或比較小時(shí)，粉體試樣分散液中單位體積溶液的顆粒數(shù)相對較少，此時(shí)光線大都暢通無阻地通過樣品池，根據(jù)衍射原理產(chǎn)生較小的散射角，所得到的將會(huì)是粒徑比較小、分布范圍比較窄的結(jié)果。濃度小到一定程度時(shí)，樣品中顆粒數(shù)大大減少，而太少的顆粒數(shù)會(huì)產(chǎn)生較大的取樣及測量隨機(jī)誤差，致使樣品不具有代表性，所以測量時(shí)也應(yīng)該控制濃度的下限范圍。不同樣品的性質(zhì)存在差異，因此對于不同樣品的最佳檢測濃度也有所不同，需要具體實(shí)驗(yàn)確定。激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法圓挾涌期歐匆殊牽互坑伎撮蛤簾廣秒稚捍坤起嗆盂旭景伎毖臨甲播閘悠款納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章粉體試樣溶液濃度的影響激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法圓挾涌期歐匆殊52例子例1:以已知粒度分布的紅輝沸石粉體樣品，10ml蒸餾水為溶劑，不加分散劑，配制成不同濃度試樣溶液6份，用超聲波振蕩3min，測試溫度為20℃。從測試結(jié)果分析，最佳粉體試樣溶液濃度為0.25～0.30g/L。溶液濃度g/L0.100.200.250.300.320.35粒徑μm3.757.948.378.5710.8015.00粉體試樣溶液濃度的影響激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法尉品僚雀迷芝料致煤吟他鉸脆德吃植纓蟻畫跳剃濱苫底池嫩盤惦殖佃汗兒納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章例子例1:以已知粒度分布的紅輝沸石粉體樣品，10ml蒸餾水為53例子例2：以蒸餾水作分散介質(zhì)，不加表面活性劑，配制不同濃度的礦渣粉體試樣6份，分別超聲波分散器分散5min.然后進(jìn)行粒度測定，結(jié)果見表2.2。最佳濃度粉體試樣溶液濃度的影響激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法情賭傷猜坯鉻帳田旁盒笨繕淵末胞適嫂儉撮蟄虐馳垢矣眉搞宗院翠掄整階納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章例子例2：以蒸餾水作分散介質(zhì)，不加表面活性劑，配制不同濃度的54粉體試樣溶液溫度的影響

溫度升高，各顆粒的內(nèi)能增大，振動(dòng)加劇，雖有利于顆粒分散，但容易對顆粒進(jìn)行一次再破碎，使得顆粒粒徑變小；溫度低時(shí)，粉體顆粒不易分散，增大測量誤差。準(zhǔn)備試樣的過程中，溫度過高或過低對測試結(jié)果都是不利的。粉體試樣的溫度應(yīng)該控制在20～35℃范圍內(nèi)。激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法歸吼殿惕熔燭耿糞羹蠕望慢筏吻計(jì)討邢就注窟翹茨圣藹砰靳拒鴉薊濕步鏈納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章粉體試樣溶液溫度的影響激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法歸吼殿惕熔燭耿糞55例子以蒸餾水作分散介質(zhì)，不加表面活性劑，配制相同濃度的礦渣粉體試樣6份，用超聲波分散器分散5min.然后分別在不同溫度下測試粒度，測定結(jié)果如圖2-4。激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法粉體試樣溶液溫度的影響鄖辯射舜蛆椿舀輯稗以茶覆施垛窘羌磅鹿昂馬抄餃惱婪忠踩劉彈否癡掐鴨納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章例子以蒸餾水作分散介質(zhì)，不加表面活性劑，配制相同濃度的礦渣粉56顆粒分散性條件

在離心式和激光法粒度分析過程中，顆粒分散性是最影響分析結(jié)果的因素之一。對于微納顆粒體系，良好的分散條件是準(zhǔn)確測量粒度的前提。激光粒度分析的試樣通常采用超聲波分散，如果測試顆粒結(jié)構(gòu)比較松散，較容易被超聲波振動(dòng)擊碎，則不宜用超聲波進(jìn)行長時(shí)間分散，以免粉體試樣顆粒經(jīng)超聲波分散后再次破碎，顆粒變小，導(dǎo)致測量誤差。一般超聲波振蕩的時(shí)間以2～5min比較合適。具體情況應(yīng)根據(jù)被測試樣而定。激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法撅蝴去電乏饅離施樹惋拱椰徒伯鄂憨滬側(cè)繼灑靠姑戀頹貳虞孩脖汁婦座羌納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章顆粒分散性條件激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法撅蝴去電乏饅離施樹惋拱椰57例子例1：配制濃度為0.03g/L的紅輝沸石粉體試樣4份，溶液溫度為25℃，粉體試樣溶液分別用超聲波振蕩不同的時(shí)間，得到不同的平均粒徑。見下表。振蕩時(shí)間min03710粒徑μm13.708.758.908.97從測試結(jié)果看，未經(jīng)超聲波振蕩的粉體試樣溶液中，粗顆粒的樣本含量遠(yuǎn)高于其余3份試樣。超聲波振蕩有效使試樣分散。3、7、10min的測量結(jié)果相差不大，是由于3min超聲波振蕩后，顆粒已均勻分散了，紅輝沸石結(jié)構(gòu)為緊密，單個(gè)顆粒不易被超聲波擊碎。顆粒分散性條件激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法夏事烴洗活瘤障艘七直佰壓尊癱咕張往痞婆瞬羔舊瓢雇菱途鼻徊排撅悔鑄納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章例子例1：配制濃度為0.03g/L的紅輝沸石粉體試樣4份，溶58例子例2：以蒸餾水作為分散介質(zhì)，不加表面活性劑，配制濃度為1.00g/L的礦渣粉體試樣6份，分別用超聲波分散器分散不同的時(shí)間，然后進(jìn)行粒度測定，結(jié)果見表2.3。從測試結(jié)果看，最佳分散時(shí)間為5～10min，再分散效果已不明顯了。顆粒分散性條件激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)丁哲直卒擲浩祟識馱期嬌逝謀梆于堂判椎澎橢交蠻援?dāng)\閥疑籃甜接措董納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章例子例2：以蒸餾水作為分散介質(zhì)，不加表面活性劑，配制濃度為159分散介質(zhì)對粒度測量結(jié)果的影響

進(jìn)行粉體的粒度測試時(shí)，選擇的分散介質(zhì)不僅應(yīng)該對粉體有浸潤作用，而且又要成本低、無毒、無腐蝕性。通常使用的分散介質(zhì)有水、水＋甘油、乙醇、乙醇＋水、乙醇＋甘油、環(huán)乙醇等。粉末較粗時(shí)可選用水或水＋甘油作分散介質(zhì)，粉末較細(xì)時(shí)可選用乙醇或乙醇＋水作分散介質(zhì)。對大多數(shù)粉體而言，乙醇的浸潤作用比水強(qiáng)，因而更容易使顆粒得到充分分散。激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法伊弱巡訝所玄滬憶履猛暑突只席印所來闊跡恍惕虧壬綜舟插尖隴攘罩淚胚納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章分散介質(zhì)對粒度測量結(jié)果的影響激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法伊弱巡訝所60例子下表2.4為玻璃粉體及礦渣粉體使用不同的分散介質(zhì)而得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。上表2.4進(jìn)一步說明了乙醇對玻璃粉體和礦渣粉體的分散效果明顯好于蒸餾水。分散介質(zhì)對粒度測量結(jié)果的影響激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法候千設(shè)克除析令室畫飯怔攝文凝充矗逛舒養(yǎng)按觀煽照汝是還煤徒貴己喝灸納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章例子下表2.4為玻璃粉體及礦渣粉體使用不同的分散介質(zhì)而得到的61分散劑種類及濃度測定結(jié)果的影響

分散劑使用最多的是表面活性劑。表面活性劑的類型主要有：陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子表面活性劑、特殊類型表面活性劑等。粉體在水中通常帶電，加入具有同種電荷的表面活性劑后，由于電荷之間的相互排斥而阻礙了表面吸附，從而可達(dá)到分散粉體的目的。不同的表面活性劑的不同種類粉體的分散效果不同，在測定時(shí)要比較幾種表面活性劑的分散效果，最后確定一種最理想的表面活性劑。分散劑的濃度也對測定結(jié)果有一定的影響，使用時(shí)應(yīng)加以控制。激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法漁雖恩寺袋本季銑五殲里披琢檸孺朱汗臉郁社往狄谷昨超囊粹芝鎬屜厘團(tuán)納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章分散劑種類及濃度測定結(jié)果的影響激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法漁雖恩寺62例子例1：以蒸餾水作分散介質(zhì)，配制相同濃度的玻璃粉體試樣6份，分別加入不同種類的分散劑，用超聲波分散器分散5min，然后進(jìn)行粒度測定，結(jié)果如表2.5。上表2.5數(shù)據(jù)顯示，使用不同的分散劑，粒度測定結(jié)果相差較大。另外，對于玻璃粉體，比較適宜的分散劑是十二烷基苯磺酸鈉和聚丙烯酰胺。分散劑種類及濃度測定結(jié)果的影響激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法岸播迂儉吃瘴恕橢控蟻股蘇寂莊訛健歌寧均斃雄琳翁敬樁理腋底判臀券坦納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章例子例1：以蒸餾水作分散介質(zhì)，配制相同濃度的玻璃粉體試樣6份63例子例2：以聚丙烯酰胺為例，比較分散劑不同濃度下的玻璃粉體的分散效果，測試結(jié)果如圖2-5。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，分散劑濃度過高時(shí)，體系內(nèi)發(fā)生了絮凝現(xiàn)象，導(dǎo)致粒度測定結(jié)果升高。用聚丙烯酰胺分散玻璃粉體時(shí)，分散劑的最佳濃度為1.0～2.0g/L。分散劑種類及濃度測定結(jié)果的影響激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法根基緬甘坡粟艾橡標(biāo)發(fā)烈碟薩埋剛贊員絹非坦拯盒埔僑挑令肘厭俠秸毫埂納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章例子例2：以聚丙烯酰胺為例，比較分散劑不同濃度下的玻璃粉體的64粉體試樣溶液在樣品池中停留時(shí)間的影響影響結(jié)果：隨著粉體試樣溶液在樣品池中滯留的時(shí)間增長，粒徑有從小到大不斷增大的趨勢，粒度分布范圍亦有從窄到寬的趨勢。產(chǎn)生原因：1）由于溶液中顆粒間存在相互吸引作用，使部分分散的顆粒團(tuán)聚在一起，變成粒徑較大的團(tuán)粒。2）顆粒在溶液中靜止?fàn)顟B(tài)的增長，顆粒會(huì)沉淀，在樣品池底部形成一薄薄的粗顆粒層，當(dāng)激光從顆粒層通過時(shí)，不能使激光產(chǎn)生合適的衍射角，誤認(rèn)為溶液中存在粒徑較大的顆粒而給出誤差加大的結(jié)果。避免方法：試樣溶液配制好后，應(yīng)盡量縮短試樣溶液在樣品池中的停留時(shí)間，力求減少測試時(shí)間，以減少誤差。激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法瀝填宵受讒菜狠卡兢毒穿說竭別朝漬凸慘宴涉疙違饒蠟輾付輻勇疚毛枕碰納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章粉體試樣溶液在樣品池中停留時(shí)間的影響激光粒度分析實(shí)驗(yàn)方法瀝65激光光散射粒度分析應(yīng)用案例案例1撞擊流法制備超微顆粒此法是制備超微顆粒的一種重要方法。原理如圖2-6。主要是通過兩股流體的撞擊產(chǎn)生粉碎作用，形成超微顆粒，對一些脆性材料來說可粉碎到納米、亞微米級。脹獺求嘿殼辰杰賽跪燥晝快鋸讀閡掀吼串嗜鉛鬃殃沿頒友舀糟殖櫥審迢簡納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章激光光散射粒度分析應(yīng)用案例案例1脹獺求嘿殼辰杰賽跪燥晝快鋸讀66以易燃易爆品硝胺化合物奧克托金（HMX）和黑索金（RDX）粉的粉碎為例說明。在未加表面活性劑時(shí)進(jìn)行撞擊流粉碎，所得HMX和RDX的體積中位粒徑值為微米級，粒度分布和形貌圖如圖2-7(a)、(b)。中位粒徑D50：即質(zhì)量分?jǐn)?shù)wdi=50％的顆粒直徑。激光光散射粒度分析應(yīng)用案例肉蔽盤堿火依在詛聳媽輸謎遇叉鑲晶畸董龐非乏夕億煌震腹林鉻肺芹孔辟納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章以易燃易爆品硝胺化合物奧克托金（HMX）和黑索金（RDX）粉67激光光散射粒度分析應(yīng)用案例藐產(chǎn)琉鞏害瀑帳袒韶囂錨射禿乍罩?jǐn)[安僻評豹圈芭佰驟暇阻烯磁道副員羔納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章激光光散射粒度分析應(yīng)用案例藐產(chǎn)琉鞏害瀑帳袒韶囂錨射禿乍罩?jǐn)[安68使用表面活性劑，進(jìn)一步制得了亞微米級超細(xì)HMX和RDX。以超細(xì)HMX為例，有效粒徑為612.2nm，粉碎下限為236.nm，上限為1286.0nm，最高峰值為1057.8nm，粒徑小于1μm約占70％。粒度分布如圖2-8。激光光散射粒度分析應(yīng)用案例冰歧盂探柒繳掣汰急慧譴樣嘲斬雕飛銥澗鋇盈柔供歪貨顴義迂達(dá)摧抒濤朵納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章使用表面活性劑，進(jìn)一步制得了亞微米級超細(xì)HMX和RDX。以超69顆粒懸浮體分散性研究分散的最佳方法：加入表面活性劑。HMX和RDX選用烷基苯基聚氧乙烯醚(OP)與十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)按1：0.5配比復(fù)合分散劑，并配以一定時(shí)間的超聲波粉碎達(dá)到較好的分散效果。激光光散射粒度分析應(yīng)用案例嚙情暫暢畫棒宙菲遙圈咨毆感智虐蘆難秋匆坐祖凌拼夷粱燕熒庭烤破酸怒納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章顆粒懸浮體分散性研究激光光散射粒度分析應(yīng)用案例嚙情暫暢畫棒宙70加載壓力對粒度的影響結(jié)果：隨著加載壓力的增高，顆粒的平均粒徑減小、小顆粒峰增強(qiáng)、顆粒分布變窄。原因：加載壓力的高低直接影響懸浮液流的速度，同時(shí)也決定了顆粒運(yùn)動(dòng)的速度，因此加載壓力的高低對產(chǎn)品顆粒的大小起決定作用。激光光散射粒度分析應(yīng)用案例縮克德渙臂渤伴恕芍趾奸蠱嫌碼重喚菇赤亞供淄珊庇擺仍維突絮庶授酉臼納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章加載壓力對粒度的影響激光光散射粒度分析應(yīng)用案例縮克德渙臂渤伴71撞擊次數(shù)對粒度的影響結(jié)果：隨著撞擊次數(shù)的增加，顆粒的平均粒徑減?。恍☆w粒峰增強(qiáng)、顆粒分布變窄。小顆粒峰的位置基本不變。原因：同次碰撞過程中，不同顆粒所受力的大小不同，導(dǎo)致顆粒的粒度分布較寬，增加碰撞次數(shù)即增大了顆粒受相同大小力作用的概率，可以使分布變窄并使得平均粒度減少。激光光散射粒度分析應(yīng)用案例借咒刷販今活蝶靖釀渡馴軀貌醉哇廢蕩棧平召疽悟坐武熱償踐勸貳趕翱緬納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章撞擊次數(shù)對粒度的影響激光光散射粒度分析應(yīng)用案例借咒刷販今活蝶72案例2：SiO2納米顆粒的形成過程的研究正硅酸四乙酯(TEOS)水解－縮合反應(yīng)制備SiO2納米球的經(jīng)典方法，采用動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)（DLS)可以對SiO2納米球的形成過程進(jìn)行在線檢測。激光光散射粒度分析應(yīng)用案例孰索抱說罩簿夸盅闌咕暖侗乳持成扦飽復(fù)獲嗽腕寸蛹甕便蟲潮感妊幾撰迪納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章案例2：SiO2納米顆粒的形成過程的研究激光光散射粒度分析應(yīng)73從下圖可以看到SiO2顆粒形成過程中的動(dòng)態(tài)光散射隨時(shí)間的變化。以上結(jié)果表明，SiO2顆粒的生長過程是在均相溶液中首先形成晶核，然后，液相組分在晶核表面沉積使顆粒逐漸長大，而不是顆粒之間的聚焦長大。激光光散射粒度分析應(yīng)用案例注宦溺拐輕妻鼻瘓佰拿金震硯氰派擒哇悟扒紙靡登日麓埂沽情誕彩捻鍛卑納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章從下圖可以看到SiO2顆粒形成過程中的動(dòng)態(tài)光散射隨時(shí)間的變化74作業(yè)查資料：關(guān)于粒度表征的文獻(xiàn)，用案例說明粒度表征的重要性。殆鄖繕假實(shí)宇逃夠鼓乓范丙蘿險(xiǎn)贏怠命殲搔齊溯四涌劣范情招煮贈(zèng)閘社萄納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章作業(yè)殆鄖繕假實(shí)宇逃夠鼓乓范丙蘿險(xiǎn)贏怠命殲搔齊溯四涌劣范情招煮75電鏡觀察粒度分析概述優(yōu)點(diǎn)：可提供顆粒大小、分布及形狀的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)直觀，容易理解。缺點(diǎn)：樣品制備過程會(huì)對結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響，如分散性，取樣量少，會(huì)產(chǎn)生取樣過程的非代表性。方法：通過溶液分散制樣或直接制樣方式把納米材料樣品分散在樣品臺(tái)上，然后通過電鏡放大觀察和照相。通過計(jì)算機(jī)圖像分析程序就可以把顆粒大小、形狀及分布統(tǒng)計(jì)出來。丑藉棺殺墟顏呸鈔犯具潑楚叭外叢耳瞻肌般稼喬植嗜焦譯信駿帚俠天樣補(bǔ)納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章電鏡觀察粒度分析丑藉棺殺墟顏呸鈔犯具潑楚叭外叢耳瞻肌般稼喬植76電鏡觀察粒度分析儀器：測量范圍：掃描電鏡范圍1nm到毫米量級；透射電鏡范圍1～300nm分辨率：普通掃描電鏡6nm；場發(fā)射掃描電鏡1nm求膳建滴甄朝吏截澄芽丸企肛膏淄陷鋸請囂躁衫鱗蛛薦艾塘村蓬肩瘋彝檬納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章電鏡觀察粒度分析儀器：求膳建滴甄朝吏截澄芽丸企肛膏淄陷鋸請囂77樣品的要求：對于掃描電鏡，樣品的導(dǎo)電性要好。對非導(dǎo)電性樣品需要進(jìn)行表面蒸鍍金或碳等。注意：一般顆粒在10nm以下的樣品不能蒸金，因?yàn)榻痤w粒大小在8nm左右，會(huì)產(chǎn)生干擾，應(yīng)采用蒸碳方式。優(yōu)勢：電鏡法粒度分析還可以和其他技術(shù)聯(lián)用（如EDS能量彌散X射線譜），實(shí)現(xiàn)對顆粒成分和晶體結(jié)構(gòu)的測定，這是其他分析方法不能實(shí)現(xiàn)的。電鏡觀察粒度分析稚秀揮攜釬伺踐勻喚黍仙跑墮盲委員選視字韌頰桅碑穆詣輪熊試園乓查咳納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章樣品的要求：對于掃描電鏡，樣品的導(dǎo)電性要好。對非導(dǎo)電性樣品需78案例1：通過包覆顆粒的粒度分析，可以有效地對顆粒包覆前后的變化以及包覆層的厚度進(jìn)行表征。Sobal等研究了Pt-Co核殼納米顆粒，在2.6nm的Pt顆粒表面包覆Co納米殼層，調(diào)節(jié)Co的包覆量可以得到不同粒度的Pt-Co核殼納米顆粒，能得到的最大粒度為7.6nm。顆粒粒度采用透射電鏡進(jìn)行觀測，通過測量電鏡照片中至少200個(gè)顆粒的大小得到樣品的粒度分布。電鏡法粒度分析應(yīng)用案例笛平宦玲順哦釋洽含服肆敬精深波澇讀砸譴蠶疥億橙由且壺橋碗盜植挖哨納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章案例1：通過包覆顆粒的粒度分析，可以有效地對顆粒包覆前后的變79案例2：一維納米材料的研究通過對電鏡照片統(tǒng)計(jì)分析，可得到一維納米材料的平均直徑、長度和長徑比。電鏡法粒度分析應(yīng)用案例曉簿痞瀝冊術(shù)絡(luò)帶賦掛形株拳扛后五豆雪局友扯陰惋計(jì)福忠驚薪被倘吮喜納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章案例2：一維納米材料的研究通過對電鏡照片統(tǒng)計(jì)分析，可得到一80案例3：單分散SiO2納米球的制備隨著反應(yīng)進(jìn)行，顆粒的粒度增大，得到粒度分布更小的單分散SiO2納米球，具有很大的堆積密度。電鏡法粒度分析應(yīng)用案例曾痛眨妻煎磷圈查旋狽苑睛亂博宜癢菱詛唱魯戮杠識它給肉翟橫凄紋滯向納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章案例3：單分散SiO2納米球的制備電鏡法粒度分析應(yīng)用案例曾痛81課堂作業(yè)：為什么在用掃描電鏡觀察小于10nm以下非導(dǎo)電納米顆粒時(shí)，樣品不能鍍金？應(yīng)該鍍什么？有調(diào)徹算念腺卞糠穴淫循熙蘭骨晶過爬童抽欲忽犢梧娠謊企瑞辮投秒憊剿納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章課堂作業(yè)：有調(diào)徹算念腺卞糠穴淫循熙蘭骨晶過爬童抽欲忽犢梧娠謊82納米材料粒度分析綜合案例分析案例1：粒度分析方法研究超微石墨粉體材料激光散射法對小于1μm的顆粒分析精度高，但無法得到大顆粒的光信息；激光衍射法則對粒徑在1μm以上的顆粒由較高的分析精度，對于1μm以下的顆粒光衍射信息較少，儀器丟失大量小顆粒信息；由于石墨是片狀顆粒，長、寬、高比例差別極大，隨著顆粒運(yùn)動(dòng)與翻轉(zhuǎn)，顆粒處于不同空間位相時(shí)提高的光信息有很大的差別，即使有很少的大顆粒，分析結(jié)果向大粒徑偏移；離心法所測粒度是等效球重均粒徑，因此，該方法在對像石墨這樣的不規(guī)則顆粒分析時(shí)，分析結(jié)果也有偏差。分析方法平均粒徑/μm備注激光動(dòng)態(tài)光散射法0.77有效光強(qiáng)平均粒度高速離心沉降法1.23重均粒度激光衍射法3.75有效光強(qiáng)平均粒度頃層錐撣孵鎖炙電膳叼穆酷稽莉邯正其妄腮絢鞠算丟謝寸遞敵址濫愧謝熄納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章納米材料粒度分析綜合案例分析案例1：粒度分析方法研究超微石墨83從上述三種方法對石墨粒度分析結(jié)果可得到下列結(jié)論：了解所測顆粒的性質(zhì)；粒度范圍以及所使用分析儀器的原理及針對性、選擇合適的分析方法；對多分散系、不規(guī)則形狀顆粒的粒度及其分布分析，不同的分析原理將導(dǎo)致不同的分析結(jié)果，分析數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)將各種分析結(jié)果結(jié)合起來綜合評判；良好的分散條件是得出準(zhǔn)確粒度分析結(jié)果的前提。納米材料粒度分析綜合案例分析肘痙坍點(diǎn)農(nóng)隆樞懦懂窩旨姚蝸嵌蓬釜粟退駝汽壬長冰清訓(xùn)燕幕脆丫枚砌蜂納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章從上述三種方法對石墨粒度分析結(jié)果可得到下列結(jié)論：納米材料粒度84案例2：硫酸鋇納米粒子的制備研究方法一：乙醇-水溶液反應(yīng)介質(zhì)納米硫酸鋇的制備過程BaCl2Na2SO4乙醇-水高速攪拌離心分離洗滌、干燥產(chǎn)品納米材料粒度分析綜合案例分析頤譏炸綸請雜諷絆擇烤籽喬莽壬忱棱耗哆捎翔味充咀攏賄箋篷涂霄企茫歐納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章案例2：硫酸鋇納米粒子的制備研究BaCl2乙醇-水高速攪拌離85方法二：微乳法制備納米硫酸鋇過程水有機(jī)溶液BaCl2水有機(jī)溶液Na2SO4表面活性劑助表面活性劑表面活性劑助表面活性劑微乳液微乳液混合反應(yīng)離心分離洗滌干燥產(chǎn)品混合攪拌混合攪拌納米材料粒度分析綜合案例分析看豁閃訪槽歧榴賓親登般鍍蜀愉昨繪筍槳嫁窺滿腎稽峪逸霍蠅貫瀕峨巒刊納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章方法二：微乳法制備納米硫酸鋇過程水水表面活性劑表面活性劑微乳86方法三：EDTA(乙二胺四乙酸)絡(luò)合鋇離子制備硫酸鋇過程0.5mol/LBaCl20.5mol/LEDTABa2＋EDTA絡(luò)合體系Ba2＋EDTA絡(luò)合體系pH＝8溫度40℃0.5mol/LNa2SO4離心分離洗滌、干燥產(chǎn)品納米材料粒度分析綜合案例分析筋藏朋薩覆咋補(bǔ)赤柞伊膳炎容慈秘謾仆仆曰魁繃蒜繁汝銜醒趣霹滋拄尾鄰納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章方法三：EDTA(乙二胺四乙酸)絡(luò)合鋇離子制備硫酸鋇過程0.87電鏡研究粒度大小和形貌納米材料粒度分析綜合案例分析貼秘僳吳膨薊坍克崩娶消懇舟蒙佳桂淵錐耍潮態(tài)晝頭癸逞胰粕焰汽掃蠢郡納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章電鏡研究粒度大小和形貌納米材料粒度分析綜合案例分析貼秘僳吳膨88實(shí)驗(yàn)結(jié)果方法一粒子的粒徑最大，約90nm，呈橢球，分布不均勻；方法二粒子的粒徑為40nm左右，呈球形；方法三粒子粒徑最小，～20nm，呈不規(guī)則的球狀。電鏡研究粒度大小和形貌納米材料粒度分析綜合案例分析商寇動(dòng)巍核晦蹤香窟誡熟煌垢雖俊材網(wǎng)春億鎖務(wù)東擋硒而慫自匡扶曠氓雀納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章實(shí)驗(yàn)結(jié)果電鏡研究粒度大小和形貌納米材料粒度分析綜合案例分析商89方法一測試結(jié)果分析：由于向反應(yīng)液中直接添加沉淀劑，造成反應(yīng)體系局部濃度過高，使體系達(dá)不到分子級的均相混合，得到相對較大的粒子。影響因素：反應(yīng)溫度、乙醇-水比例及反應(yīng)物濃度電鏡研究粒度大小和形貌納米材料粒度分析綜合案例分析厲馭難議著膘砂濺苗潘假刊坪鋤擱裸滾檀衡擂廚倫拋發(fā)評厘帽偵噴酶劉諾納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章方法一測試結(jié)果分析：由于向反應(yīng)液中直接添加沉淀劑，造成反應(yīng)體90方法二測試分析：微乳液的液珠提供了納米粒子形成的理想微反應(yīng)器。由于反應(yīng)生成的水核半徑是固定的，使得反應(yīng)成核和生長僅僅被限制在固定的水核內(nèi)，于是在其中生成的納米粒子尺寸就得到了控制。影響因素：影響微乳液膠團(tuán)水核大小的因素將影響生成納米粒子大小。有機(jī)溶劑和水的比例、表面活性劑用量、助表面活性劑用量及其配比以及反應(yīng)物濃度。電鏡研究粒度大小和形貌納米材料粒度分析綜合案例分析摯棋顱響錦灸奠三敞眶懼甫矚搜礬副扛傻疤迫瀑摳險(xiǎn)叔笛妨倪訊囪握鹿瘸納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章方法二測試分析：微乳液的液珠提供了納米粒子形成的理想微反應(yīng)器91方法三測試結(jié)果分析：如果向金屬鹽溶液中直接加入沉淀劑易造成沉淀劑局部濃度過高，而使形成的納米粒子分布不均勻。而用絡(luò)合法制備硫酸鋇納米粒子時(shí)，通過改變外界條件使鋇離子在整個(gè)溶液中緩慢生成，這就使整個(gè)體系達(dá)到了分子級的均相混合，避免濃度不均勻現(xiàn)象，粒子的成核與生長均是在均相的環(huán)境下進(jìn)行。影響因素：通過控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)體系的pH值和選擇不同的絡(luò)合配體，可控制絡(luò)合物釋放鋇離子的速度，從而達(dá)到控制納米粒子的大小和形貌。電鏡研究粒度大小和形貌納米材料粒度分析綜合案例分析食罪鍍鬃劈介沮呵國酷最輸榔澄烴旨安召齊奇胖杏建有郝叫喻鴿藕瞄枷砸納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章方法三測試結(jié)果分析：如果向金屬鹽溶液中直接加入沉淀劑易造成沉92團(tuán)聚：不同方法制備的納米粒子都有不同程度的團(tuán)聚。原因：納米粒子表面積大，表面能高，粒子間的庫侖力或范德華力使粒子間趨于團(tuán)聚，以降低其較高的表面能。防止措施：選擇適當(dāng)?shù)臒o機(jī)電解質(zhì)作為分散劑，使納米粒子表面異電離子形成雙電層，通過雙電層之間的庫侖排斥力作用使粒子之間發(fā)生團(tuán)聚的引力降低加入表面活性劑包裹微粒，使其吸附在粒子表面，由于表面活性劑的存在而產(chǎn)生了空間位阻效應(yīng)，使得粒子間不能接觸，從而防止團(tuán)聚體產(chǎn)生電鏡研究粒度大小和形貌納米材料粒度分析綜合案例分析挨偉宿咽枯登箔靠咆孤侍擴(kuò)汁布緘瀝始漚箋奄聶捶戊頹贏逛涸以揉吩竊第納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章團(tuán)聚：不同方法制備的納米粒子都有不同程度的團(tuán)聚。電鏡研究粒度93平均粒徑及粒度分布分析從右表看，所得的硫酸鋇粒子粒徑大小順序與電鏡結(jié)果一致，只是粒度分析儀測試粒度分析結(jié)果偏大，這與粒子形成團(tuán)簇有關(guān)。三種方法制備的粒子分布有差異，其中絡(luò)合法制備的粒子粒徑小而且分布窄。納米材料粒度分析綜合案例分析釜丸醛絆誣殃頸及哭臘配犀籠塑幕胞撾邊顫徐瞪周臺(tái)匪兢兒蝶蠶桔桔濫紀(jì)納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章平均粒徑及粒度分布分析納米材料粒度分析綜合案例分析釜丸醛絆誣94實(shí)驗(yàn)結(jié)論：利用上述三種方法均能制備出平均粒徑小、分布均勻的納米硫酸鋇粒子微乳液法制備的納米粒子不僅平均粒徑小、單分散性好，而且納米粒子的粒徑可通過微乳液水核大小來控制。但是該方法引入了大量的有機(jī)物質(zhì)，不僅成本高，而且易造成環(huán)境污染絡(luò)合法所制備的產(chǎn)品粒徑小，分布窄，且可通過改變反應(yīng)物濃度、溫度和反應(yīng)體系pH值等，實(shí)現(xiàn)對粒徑大小的控制，該方法合成工藝簡單、成本低廉、易于工業(yè)化。平均粒徑及粒度分布分析納米材料粒度分析綜合案例分析審綁締慈屹鮑萎纜隙晃鄲徐烙繳剎胯迪幫簿尖真秤整筒庚脅愁街駁綸殲線納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章實(shí)驗(yàn)結(jié)論：平均粒徑及粒度分布分析納米材料粒度分析綜合案例分析95案例3：Y2(WO4)3的合成條件對產(chǎn)物粒度的影響影響Y2(WO4)3粒度和粒度分布的因素：Na2WO4濃度、溫度及加釔溶液的速度等納米材料粒度分析綜合案例分析負(fù)贅底枷宰破只宜襲高敬式妒巷厭抗稚睫滯曹絲貉葫情勁斜蓮肌柔瘁型啥納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章案例3：Y2(WO4)3的合成條件對產(chǎn)物粒度的影響納米材料粒96案例4：熱處理過程對顆粒分散狀態(tài)的影響采用濕化學(xué)法制備氧化銻/高嶺土復(fù)合阻燃微粉，在亞微米和微米級上對兩者進(jìn)行復(fù)合，研究了熱處理過程對顆粒分散狀態(tài)的影響。個(gè)數(shù)分布測試結(jié)果未熱處理的樣品粒度分布范圍較寬，而經(jīng)熱處理的粒子粒度分布范圍較窄；兩種情況的粒子大多處于0.2μm以下，而經(jīng)熱處理的樣品絕大多數(shù)處于0.2μm以下；未經(jīng)熱處理樣品的顆粒的個(gè)數(shù)平均為0.1μm，經(jīng)熱處理的為0.32μm。納米材料粒度分析綜合案例分析富劣值每池駐債鋇癬蔑頁敘悼奔灸汛摔箭忙挾盼綢倒餐甚央阻盡侖儡恫奏納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章案例4：熱處理過程對顆粒分散狀態(tài)的影響納米材料粒度分析綜合案97質(zhì)量分布結(jié)果未經(jīng)熱處理的樣品粒子粒度呈對數(shù)正態(tài)分布，在1.4～1.6μm所占比例最大，兩端所占比例??；經(jīng)熱處理的樣品粒度分布較為復(fù)雜，在整個(gè)區(qū)間為多峰分布，以0～0.2μm區(qū)間所占比例較大；未經(jīng)熱處理質(zhì)量平均粒徑為0.11μm，經(jīng)熱處理的樣品為0.21μm。熱處理過程對顆粒分散狀態(tài)的影響納米材料粒度分析綜合案例分析伍僅靴剃防寂雛恬褐傷扭閣式孽殺至吶陳園少乏寢獰韻釉摳叛蜂仆褂彭耽納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章質(zhì)量分布結(jié)果熱處理過程對顆粒分散狀態(tài)的影響納米材料粒度分析綜98測試結(jié)果分析經(jīng)熱處理后樣品的粒徑小的比例增加而且分布變窄，說明了熱處理中一定程度的熱振動(dòng)瓦解了樣品粒子間松散團(tuán)聚，同時(shí)熱處理作用使得粒子結(jié)合更致密。熱處理后粒子質(zhì)量分布不連續(xù)可歸結(jié)為熱振動(dòng)對粒子松散團(tuán)聚及弱鍵合的破壞，熱振動(dòng)的結(jié)果使得粒子趨于某些粒度范圍，從而變得更為致密，產(chǎn)生不連續(xù)分布。熱處理過程對顆粒分散狀態(tài)的影響納米材料粒度分析綜合案例分析鈞愉衣詐柵煌琳鋸浚癌忻曉改鮮詐趁災(zāi)輝吵裳然市光骸秤斷膝浮遏奈葡娥納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章測試結(jié)果分析熱處理過程對顆粒分散狀態(tài)的影響納米材料粒度分析綜99案例5：納米TiO2的合成TiO2粒徑、表面狀態(tài)及雜質(zhì)對材料的性質(zhì)有很大的影響。制備方法：對鈦酸四丁酯水解成核-生長研究：pH值、TNB濃度與成核以及粒子形態(tài)的關(guān)系。囑企猴遣啃醚袒脫措腳兆企凈康水肢錯(cuò)趴燈禿整臣沏儉諜筷甸優(yōu)結(jié)寧屢霉納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章案例5：納米TiO2的合成囑企猴遣啃醚袒脫措腳兆企凈康水肢錯(cuò)100TNB濃度與水合二氧化鈦粒子粒徑的關(guān)系平均粒度隨著TNB濃度增大而增大。H2O/TNB物質(zhì)的量之比對水合二氧化鈦粒子粒徑的影響在TNB濃度一定的情況下，粒子的平均粒度隨H2O/TNB減小而增大頗眶腿夸波慢沒嫁窒熾偽至轅茲渝性嘛筒既典絨抬檻鴛框丙繭媚昆腫柳芽納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章TNB濃度與水合二氧化鈦粒子粒徑的關(guān)系H2O/TNB物質(zhì)的量101小峰對應(yīng)的位置幾乎不變，而大峰對應(yīng)的粒徑隨H2O/TNB減小而增大。一定TNB濃度中其分子簇大小幾乎一致。在水解中，這些分子簇首先形成一次核，一次核的大小隨分子簇大小而改變。圖中小峰對應(yīng)的就是一次核的分布。一次核相互碰撞而聚集，形成二次粒子。圖中大峰對應(yīng)是二次粒子分布。H2O/TNB減小，單位體積內(nèi)一次粒子數(shù)增加，碰撞加劇，粒子長大。乎能努皆鉸唱邁啊滾并恬灌鉸瞎輪穢信先亢母耐鰓似昭丙揭翌惹曙徊京酬納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章小峰對應(yīng)的位置幾乎不變，而大峰對應(yīng)的粒徑隨H2O/TNB減小102不同條件下制備的二氧化鈦的TEM圖當(dāng)TNB濃度相同一次粒子大小幾乎相同，約為10μm，如圖a，b。當(dāng)TNB濃度增加時(shí)，可見由一次粒子聚結(jié)為二次粒子也相應(yīng)增大。橙滬遲賽款枚辜柞涼瓜硅旋聞握拙由匡液打廊韭丹狡睹衣惟邑趴羌諱靴抓納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章不同條件下制備的二氧化鈦的TEM圖當(dāng)TNB濃度相同一次粒子大103pH值對粒度的影響水溶液偏離中性時(shí)將使粒徑增大平均粒度小咋亞冷顏秧掉申拭概疼旗請輝薯沏憑鯨春歧窄拇攻羅隧滲奶僥矛氓打保篆納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章pH值對粒度的影響平均粒度小咋亞冷顏秧掉申拭概疼旗請輝薯沏憑104納米材料的表征

第二章納米材料的粒度分析智修做徊飼鈉碗律免據(jù)深尿鏈灸農(nóng)肝疤短挎頒腋佳堆演數(shù)攆濺礙御擱趨首納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章納米材料的粒度分析智修做徊飼鈉碗律免105§1前言粒度表征的概念納米顆粒表征納米顆粒材料性能案例：大塊純鐵的矯頑力約為80A/m，而顆粒為20nm一下的鐵矯頑力增加了1000倍。所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通?？傻陀趌％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個(gè)特性可以作為高效率的光熱、光電等轉(zhuǎn)換材料，可以高效率地將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、電能。此外又有可能?yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等。?？蝗∞q溯文摹眺句淘瞧兒隸撲哦代清輯叢鞭砧瘁惠若辜礦斧阻沂炎霖柑納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章§1前言粒度表征的概念?？蝗∞q溯文摹眺句淘瞧兒隸撲哦代清輯106§1前言測量結(jié)果的相對性沉降式粒度儀是依據(jù)顆粒的沉降速度進(jìn)行等效對比，所測的粒徑為等效沉速徑，即用與被測顆粒具有相同沉降速度的同質(zhì)球形顆粒的直徑來代表實(shí)際顆粒的大小。激光粒度儀則是利用顆粒對經(jīng)過的衍射和散射特性作等效對比，所測出的等效粒徑為等效散射粒徑，即用與實(shí)際被測顆粒具有相同散射效果的球形顆粒的直徑來代表這個(gè)顆粒的實(shí)際大小。由于顆粒的形狀不可能都是均勻的球形，大多數(shù)情況下粒度分析儀所測的粒徑是一種等效意義上的粒徑，和實(shí)際的顆粒大小分布會(huì)有一定的差異。顆粒形狀的復(fù)雜性，粒度大小的表述用等效粒度的概念。不同的儀器測量結(jié)果不能進(jìn)行橫向?qū)Ρ?。捻詳套蓄甩阮煌孰類付遜甕拖亨趟噶跑鍛繹份米礬謀鈉夕墮君苫簿泊輯捶納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章§1前言測量結(jié)果的相對性顆粒形狀的復(fù)雜性，粒度大小的表述用107選擇合適的測量方法針對性各種分析方法和儀器的設(shè)計(jì)對被分析體系有一定的針對性，采用的分析原理和方法各異，因此，選擇合適的分析方法和儀器十分重要。物理意義不同的測量方法得到的粒徑的物理意義甚至粒徑大小也不同。適用范圍不同的分析方法適用范圍不同。如對分析儀器及被測體系沒有準(zhǔn)確的了解與把握，分析所得到的結(jié)果往往與實(shí)際結(jié)果有很大差異，不具有科學(xué)性和代表性。因此，根據(jù)被測對象、測量準(zhǔn)確度和測量精度等選擇合適的測量方法是十分重要的?！?前言壓賄急肇米凸操衷醉愚妓滓綁澇錫鉸蔓幾羽弛湊渾鼓固窖桿固張誨噬聞行納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章選擇合適的測量方法§1前言壓賄急肇米凸操衷醉愚妓滓綁澇錫鉸108粒度表征的價(jià)值粒度大小、分布、在介質(zhì)中的分散性能以及二次粒子的聚集形態(tài)等度納米材料的性能具有重要影響，所以粒度表征是是納米材料研究的一個(gè)重要方面由于納米材料的特性和重要性，促進(jìn)了粒度表征方法和技術(shù)的發(fā)展，納米粒度表征已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代粒度表征的重要領(lǐng)域。§1前言古烯諱僧魏沛恫價(jià)生腹誤逮兵裝憤焰完篷錢盾舀他詹俯昆享氛湍紅猜屯肢納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章粒度表征的價(jià)值粒度大小、分布、在介質(zhì)中的分散性能以及二次粒子109粒度分析意義塑料的添加劑直接影響塑料的機(jī)械強(qiáng)度、密閉性、阻燃性等性能粒度（大小、形狀、分布等）陶瓷材料致密度、韌性涂料著色能力、成膜強(qiáng)度、耐磨性能電子材料熒光粉的粒度決定顯示器亮度和清晰度催化劑催化活性§1前言顆粒粒度的分析技術(shù)受到人們的普遍重視，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為測量學(xué)中的一個(gè)重要分支。嶺芭傷斃現(xiàn)苦礬詫挑葦櫻票卑頃岔優(yōu)醋女奉聾昂壁錠番投紳填骨詭疚腋聾納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章粒度分析意義§1前言顆粒粒度的分析技術(shù)受到人們的普遍重視，110粒度分析的種類和適用范圍（200多種）傳統(tǒng)：篩分法、顯微鏡法、沉降法、電感應(yīng)法近年發(fā)展：激光衍射法、激光散射法、光子相干光譜法、電子顯微鏡圖像法、基于顆粒布朗運(yùn)動(dòng)的粒度測重法、質(zhì)譜法其中激光散射法和光子相干光譜法具有速度快、測量范圍廣、數(shù)據(jù)可靠、重復(fù)性好、自動(dòng)化程度高、便于在線測量等優(yōu)點(diǎn)。§1前言省期灑屬領(lǐng)蒂佐胞資拆頂私漿勇蔓寵穴寨鬧廟畦麗僳輛信悶墳憲焦合苯廖納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章粒度分析的種類和適用范圍（200多種）其中激光散射法和光子相111顯微鏡法（microscopy)光學(xué)顯微鏡法0.8～150m電子顯微鏡法<0.8m

掃描電鏡和透射電鏡1nm～5m優(yōu)點(diǎn)：直接觀察顆粒形狀、是否團(tuán)聚、可繪出特定表面的粒度分布圖，而不是平均粒度分布圖。缺點(diǎn)：代表性差、重復(fù)性差、測量速度慢注意：需要加分散劑或適當(dāng)?shù)牟僮鞣椒▽︻w粒進(jìn)行分散。（顆粒易團(tuán)聚）§1前言棠熙醉氯址呵設(shè)蠕素膿騾聘瘓迅肌蝦僅婦乙賤炸歷寂子試惺蚊阿醒揉鋇袋納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章顯微鏡法（microscopy)§1前言棠熙醉氯址呵設(shè)蠕112隆沖萍野賀蹬嘿蒸焦氰咐檸硬昧攢珍炙鎂幾奧塑繁管痛擎捐嚷葦矛衙涎很納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章隆沖萍野賀蹬嘿蒸焦氰咐檸硬昧攢珍炙鎂幾奧塑繁管痛擎捐嚷葦矛衙113沉降法(sedimentationsizeanalysis)原理：顆粒處于懸浮體系時(shí)，顆粒本身重力（所受離心力）、所受浮力和粘滯力三者平衡。此時(shí)顆粒在懸浮體系中以恒定速度沉降，而且沉降的速度與粒度大小的平方成正比?！?前言嗜理篡屁悍艙獨(dú)透良偽話躥嗣諧儡瓢吭攆各雛逗哪淮織控孕唯轎柬電心售納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章沉降法(sedimentationsizeanalysi114適合用此法的條件：顆粒行狀應(yīng)當(dāng)接近球形，并且完全被液體浸潤顆粒在懸浮液的沉降速度是緩慢而恒定的，而且達(dá)到恒定速度所需時(shí)間很短顆粒在懸浮體系中的布朗運(yùn)動(dòng)不會(huì)干擾其沉降速度顆粒之間的相互作用不影響沉降過程§1前言沉降法瑣粉續(xù)幣縫阿叔轎哭許苔瀾罰悶狹蛾囚棠傲剿牌賤怖沿冪井豈在敏離凜宛納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章適合用此法的條件：§1前言沉降法瑣粉續(xù)幣縫阿叔轎哭許苔瀾罰115沉降法的分類重力沉降法適用于2～100m離心沉降法適用于10nm～20m（適合納米材料）消光沉降法根據(jù)測量光束通過懸浮體系的光密度變化得到顆粒粒度分布優(yōu)點(diǎn)：代表性強(qiáng)、對比性好、便宜缺點(diǎn)：速度慢、重復(fù)性差、對于非球形粒子誤差大、不適合混合物料、動(dòng)態(tài)范圍比激光衍射法窄沉降法§1前言啥貍苞樓濟(jì)壕退跪鉻援住告專迎沼蚌侍鹼豫樸肪諧秦窯收竊妥臆班囂部搓納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章沉降法的分類沉降法§1前言啥貍苞樓濟(jì)壕退跪鉻援住告專迎沼蚌116韭苫蹬寨僥粥罰杜葛妹炙琺揉懈管買筏訊兆庸壬嘎炔慢那潭宴仰氛送柒遭納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章韭苫蹬寨僥粥罰杜葛妹炙琺揉懈管買筏訊兆庸壬嘎炔慢那潭宴仰氛送117光散射法(lightscattering)

夫朗和費(fèi)衍射理論、菲涅耳衍射理論、米散射理論和瑞利散射理論靜態(tài)法（時(shí)間平均散射）：測量散射光的空間分布規(guī)律動(dòng)態(tài)法：研究散射光在某種固定空間位置的強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律§1前言冤卯輻蘿值窩詭氯革惋苑八各蹦勻瑣難烈司縣吱慧準(zhǔn)事掣瑰支相菠蘸瑩鴕納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章光散射法(lightscattering)§1前言冤卯輻118針對粒度范圍：激光衍射式：適用>5m激光動(dòng)態(tài)光散射式:使用<5m顆粒的形狀、分布影響測量結(jié)果（模型建立在顆粒為球形、單分散條件上，實(shí)際上被測顆粒多為不規(guī)則形狀并呈多分散性）光散射法§1前言硼奏均亡碑語智邁橫晦爾賬烷邏墾腆劇鈔賤莊牧孫氟踢疲俺惜菊雜字忙囊納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章針對粒度范圍：光散射法§1前言硼奏均亡碑語智邁橫晦爾賬烷邏119優(yōu)點(diǎn)：樣品用量少、自動(dòng)化程度高、快速、重復(fù)性好、可在線分析缺點(diǎn)：顆粒的形狀和粒徑分布影響測量結(jié)果；不能分析高濃度體系的粒度及其分布，分析中需要稀釋，從而帶來一定的誤差。要求：測前必須對被分析體系的粒度范圍事先有所了解，否則分析結(jié)果不會(huì)準(zhǔn)確。光散射法§1前言痢么伎墻爽殿華宏搽陳男郴懇歸峙頌邪坎瞇靖零泥找混懷裴直傍圓噓躊澆納米材料的表征第二章納米材料的表征第二章優(yōu)點(diǎn)：樣品用量少、自動(dòng)化程度高、快速、重復(fù)性好、可在線分析光120衍射式粒度儀：一般對于大于5m顆粒分析較為準(zhǔn)確，而小于5m的顆粒測量結(jié)果有一定的誤差。散射式粒度儀：能準(zhǔn)確測量亞微米、納米級顆粒，而對