纳米化学半岛在线注册复习笔记(11)

本站小编 半岛在线注册/2016-08-07


(2)介孔材料的生成阶段:利用高温热处理或其它物理化学方法,脱除模板剂,留下空间构成介孔孔道,生成介孔材料。
合成方法
(1)溶胶—凝胶法(2)水(溶剂)热法(3)室温合成法(4)湿胶焙烧法(5)相转变法(6)微波合成法
实例:水热晶化法合成MCM—41介孔氧化硅
MCM—41的特点:具有六方有序排列的孔道结构,孔径随导向剂和合成条件的不同可在1.5~10nm之间变化,且孔径均匀,具有高比表面(1000m2/g)和大吸附容量(约0.7ml/g),为大分子反应尤其是重油组分的择幸反应提供高效的酸性催化活性。
水热合成法:将一定量的模板剂十六烷基三甲基溴化铵水溶液滴加到硅源(如正硅酸乙酯、四甲基胺硅化物、硅酸钠或卤化硅等),调pH=10,将该混合凝胶置于密闭反应釜中,70~150℃水热晶化0.5~3天,然后过滤、干燥、焙烧得MCM—41。
大孔材料的制备
分类:金属、无机氧化物、硫族化合物、聚合物等大孔材料。
应用:催化剂载体,细胞培养,择形性传输、过滤材料,光子晶体材料。
模板:用窄分布的嵌段共聚物、单分散的有机或无机纳米小球自组装形成有序体、乳液滴等有序聚集的胶体颗粒作为模板来合成三维有序的大孔材料。常用的模板有单分散的二氧化硅和聚合物的胶粒。
胶粒模板法:(1)首先制备出胶粒作为模板;(2)胶粒实现最紧密排列;(3)在模板胶粒间填充大孔材料的流体前驱物,并固化;(4)除去模板得到大孔材料。
模板的填充方法:(1)原位化学转化法;(2)纳米晶体填充法;(3)电沉积填充法;(4)化学气相沉积填充法
模板的去除:(1)煅烧法去除聚合物模板;(2)氢氟酸腐蚀法除去二氧化硅模板。
3纳米材料的表征与测试技术
3.1成分分析/3.2粒度分析/3.3形貌分析/3.4结构分析/3.5表面分析/3.6稳定性分析
3.1纳米材料的成分分析
体相成分分析
常规化学分析法
原子光谱分析法:分为吸收光谱和发射光谱
原子吸收光谱特点:①灵敏度很高(检出限10—14g);②准确度高(<0.5%);③选择性好,可不经分析直接测定;④缺点:样品中元素需逐个测定,不适于定性分析。
原子发射光谱特点:①灵敏度高(检出限≤18—8g);②选择性好,可同时测定多种元素,适合定性分析;③分析速度快;④缺点:不能分析有机物和大部分非金属元素,其准确度不及原子吸收和化学分析法。
等离子发射光谱法
特点:①灵敏度很高(检出限10ng/ml);②元素分析范围在85种以上,同时测定主成分和微量成分;③精度≤1%;④可同时测定同位素;⑤无机和有机成分可同时测定;⑥缺点:需要将样品溶解后才能测定。
X射线荧光光谱法
特点:①灵敏度较高(重元素检出限10—6,轻元素稍差);②元素分析广,从4Be~92U均可测定;③谱线简单,相互干扰少;④分析浓度范围宽,从常量到微量均可测定;⑤尤其是除液体外,还可直接测定固体,是一种非破坏性的分析方法。
红外光谱法:利用分子的振动光谱(偶极矩变化的振动)进行分析的方法,可进行化学组成和分子结构分析。具有灵敏高,分析速度快,能分析各种状态的试样,成本低。
拉曼光谱分析:利用分子的振动光谱(极化率或变形性变化的振动)进行分析的方法,与红外光谱相辅相成。可进行化学组成和分子结构分析。具有灵敏度高、分析快、重复性好等特点。
紫外分析:主要用于定量分子和辅助性分析(利用最大吸收波长),利用纳米粒子的散射可以测定颗粒粒度和判断团聚情况。
表面与微区成分分析
电子能谱分析法
分类:包括X光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES),二者差别在于激发源不同,X光电子能谱用X射线为激发源,而俄歇电子能谱用于的是电子束作为激发源。
应用范围及特点:①表面的化学成分、分布状态和价态;②除H和He外,几乎所有的元素均可测定;③绝对灵敏度可达10—18g;④表面与界面的吸附状态;⑤扩散反应的状态,信息深度0.5~5nm。
电子探针分析法
电子探针:利用电子束与物质相互作用产生的特征X射线的波长和强度进行分析的方法称为电子探针或特征X射线分析法。
特点:①绝对灵敏度10—14g,相对灵敏度2~2000mg/kg;②元素分析广,从Na~U均可测定;③可进行整体或微区分析。
电镜—能谱微区分析法
特点:主要特点与以上能谱类似,此外微区分析范围:1μm。投射电镜几十nm;相对灵敏度10—4;分析体积:10μm3;检测元素范围:C以后元素。
二次离子质谱分析法
应用范围:不仅能对表面成分进行分析,还能对有机官能团进行分析,特别适合研究有机薄膜的分子结构;分子量分析范围:<104;分析微区大小最小100nm2。
3.2纳米材料的粒度效应
等效粒度概念
等效粒径:因为实际颗粒不可能都是均匀的球形颗粒,所以只能用等效粒径来描述颗粒大小。等效粒径D与颗粒体积V的关系为:D=1.24V1/3。
注意:不同粒度分析方法得到的粒径大小和分布只能等效对比,不能进行横向直接比较。
激光粒度分析法
原理:激光与颗粒之间的相互作用(与衍射,散射等)
分类:①激光衍射光谱粒度分析法②激光光散射粒度分析法③激光相关光谱粒度分析法
激光衍射光谱粒度分析法特点:优点:①测定速度快;②测量范围广;③精度高;④重复性好;⑤使用对象广;⑥不受颗粒折射率的影响,适于在线测量。缺点:必须被测量颗粒的粒径大于激光波长;由于多重衍射导致测定结果误差大。
激光光散射粒度分析法特点:优点:①自动化程度高,测定速度快;②测量范围广,可测1nm~3000μm;③测量准确;④重复性好。缺点:不适用于高浓度样品;对非球形的不规则颗粒测定的结果误差大。
激光相关光谱粒度分析法特点:优点:可直接测定溶液中纳米悬浮颗粒,方便快捷,无任何破坏性、尤其可同时测定颗粒的平均粒径、质量、带电量和多分散性等重要参数,非常适合胶体和生物方面的应用。缺点:影响准确测量的因素多。
电镜观察粒度分析法
分类:扫描电镜和投射电镜

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