現(xiàn)代儀器分析測試之考試練習題

1、 圖1(A為大薊髓芯橫截面的掃描電鏡圖,可以看出,大薊髓芯在橫切面上具有規(guī)則有序且相互聯(lián)接的孔道結構,孔呈較規(guī)則的六邊形,孔道較淺,孔徑范圍為120160m.圖1(B為復合孔生物活性玻璃MMBGs的掃描電鏡照片.可見這一樣品精確地復制了大薊髓芯大孔的形貌特征,只是由于在晶化和熱處理過程中孔徑略有收縮,孔徑下降為60100m. 圖5是MMBGs在SBF溶液中浸泡前及浸泡后不同時期的掃描電鏡照片,MMBGs浸泡前顯示出光滑的表面圖5(A.浸泡1d后,其表面及孔壁內部生成了顆粒狀的羥基磷灰石微晶,同時大孔的孔壁也明顯增厚圖5(B.從浸泡3d后樣品的掃描電鏡照片圖5(C可見,隨著浸泡時間的延長,材料的

2、表面及孔壁上布滿了由大量球狀HAP微晶構成的球形晶簇,浸泡7d后,樣品表面的大量HAP顆粒逐漸融合為一體,覆蓋在整個材料孔洞的表面圖5(D 從圖 6.1可以看出對重金屬吸附之前,碳羥磷灰石顆粒較大,并且有很多孔隙較為清晰,這些孔道是碳羥磷灰石吸附重金屬的良好場所。吸附重金屬后孔道減少,出現(xiàn)明顯的針尖狀物質。有研究表明這些針尖狀物質主要是重金屬和P所致。物理吸附物理吸附的驅動力是分子間作用力,即范德華力,包括色散力、誘導力和取向力。其特點是吸附質不會固定在特定的吸附位上,可以在一定的范圍內移動,所以時常伴隨解吸附現(xiàn)象,形成的吸附層可能是單分子層也可能是多分子層,對吸附質沒有選擇性。物理吸附過程多

3、為放熱反應,反應熱較小,一般在低溫體系分子內能低,熱運動不劇烈時吸附效果較好。影響物理吸附的主要因素是吸附劑的比表面積。化學吸附化學吸附中吸附劑與吸附質結合作用力為化學鍵力,比物理吸附穩(wěn)定得多,一般不會解吸附?；瘜W吸附具有選擇性,根據(jù)吸附劑表面官能團的不同只對特定離子有吸附作用,形成單分子吸附層。反應實質是化學鍵的斷裂與重新組合,需要一定的活化能,吸附放熱較多。脫附時可能是原來的吸附質,也可能是新的化合物。離子交換吸附離子交換吸附的驅動力是靜電引力,吸附劑表面所帶的電荷直接影響其吸附性能。吸附過程中吸附質離子與吸附劑上的某種離子發(fā)生對等交換。金屬離子的價態(tài)、水合半徑等因素都會對離子交換吸附產生

4、影響。所以離子交換吸附具有一定的選擇性,所以不同價態(tài)的同種金屬離子在與吸附劑發(fā)生以離子交換吸附為主的吸附反應時會有差異。掃描電鏡 圖3.1氧化處理前后碳納米管的掃描電鏡照片aCNTs;bCNTs-ox圖3.1是硝酸氧化處理前后的碳納米管的掃描電鏡照片。圖中可以看出氧化前后的碳納米管形態(tài)結構沒有明顯變化,均是彎曲纏繞在一起的,這是其結構存在缺陷導致的。理論上,碳納米管是由六元環(huán)連接而成的石墨層卷曲形成的,應沿著一個方向生長。但由于氣相沉積法制備過程復雜,六元環(huán)結構中引入了五元環(huán)和七元環(huán),致使石墨層產生缺陷,碳原子的sp3雜化也會導致缺陷,但正是這些缺陷為化學性質不活潑的碳納米管表面提供了更多的吸

5、附活性位點。透射電鏡 圖3.2氧化處理前后碳納米管的透射電鏡照片aCNTs;bCNTs-ox圖 3.2 是氧化處理前后碳納米管的透射電鏡照片，其內徑在 10nm 左右，外徑 2040nm 不等。TEM 照片更清晰地顯示了其表面存在的缺陷和分節(jié)封口現(xiàn)象，并且氧化后的碳納米 管末端開口更明顯一些，這是由于濃硝酸氧化碳納米管時易首先氧化其缺陷較嚴重處，如碳 納米管末端。這一結果證明了在吸附反應后氯磷鉛礦(Pb5(PO46Cl形成。 圖 5.9 原始的 HAP 低倍 SEM 圖（a）和局部放大高倍 SEM 圖（b）和吸附 Pb2+產物的 低倍 SEM 圖（c）和局部放大高倍 SEM 圖（d） b b

6、spectrum b d d 圖 5.10 原始 HAP（a）和吸附 Pb2+后產物（c）的透射電鏡照片，原始 HAP（b）和吸附 Pb2+產物（d） 的能譜 掃描電鏡 圖 5.9（a） （b）和（c） （d）分別表示原始的 HAP 和與 6000mg/L 的 Pb2+溶液反應后所 得產物的 SEM 圖。對比圖 5.9（a）和（c）可以觀察到，原始的 HAP 由許多納米棒組成棉 花形貌和中空結構，當吸附溶液中 Pb2+后，棉花形貌和中空結構消失，不規(guī)則的塊狀結構出 現(xiàn)，對比圖 5.9（b）和（d）可以觀察到，吸附反應后的顆粒尺寸比原始 HAP 明顯增加。 5.2.5.3 透射電鏡 為表征原始

7、HAP 和吸附 Pb2+后產物的顆粒形貌變化， 采用 TEM 對樣品進行分析， 結果 如圖 5.10（a）所示。從圖 5.10（a）可見，原始的 HAP 棒狀結構不規(guī)則，直徑在 2-5nm， 長為 50-100nm。吸附 Pb2+后，形成的氯磷鉛礦顆粒形貌發(fā)生了較大變化。如圖 5.10（c）所 示，氯磷鉛礦的顆粒是規(guī)則的棒狀晶體結構，顆粒尺寸也增大，直徑在 20-30nm 之間，長度 在 50-200nm 之間。 為了分析原始 HAP 及吸附 Pb2+后產物之間的成分變化，本研究采用透射電鏡能譜分析 原始 HAP 和吸附后產物的元素，結果如圖 5.10（b）和（d） 。圖 5.10（a）和（c）分別標注 能譜分析的位置。原