玻璃與粉末多晶（二）課件

第二章玻璃與粉末多晶第二節(jié)納米粒子與粉末多晶納米材料納米材料”是一種超微粒材料，它是指在空間三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。第二章玻璃與粉末多晶第二節(jié)納米粒子與粉末多晶納米材料

1．粉末材料的分類粉末材料：具有一定粒度的顆粒材料統(tǒng)稱為粉末材料。按粒度大小可分為：粗粉、細(xì)粉、微粉、超微粉、納米粉末

超微粉（ultrafinepowder;或superfinepowder）：粒度小于3m的粉體亞微米粉末：1m<particlesize<0.1m

納米粉末：0.1m<particlesize<0.001m

粉末材料的制備與研究主要集中在亞微米及納米粉末材料方面一、粉末材料的分類、特性及應(yīng)用

一、粉末材料的分類、特性及應(yīng)用按維度可分為零維，指在空間三維尺度均在納米尺度，如納米尺度顆粒、原子團(tuán)簇等－電子無法自由運(yùn)動(dòng)；一維，指在空間有兩維處于納米尺度，如納米絲、納米棒、納米管等－電子只能作直線運(yùn)動(dòng)；二維，指在三維空間中有一維在納米尺度，如超薄膜，多層膜，超晶格等－電子可以在平面運(yùn)動(dòng)。按維度可分為2．粉末材料的合成與加工技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容：

粉體的制備技術(shù)

分級(jí)技術(shù)

分離技術(shù)

干燥技術(shù)、輸送及混合均化技術(shù)

表面改性、復(fù)合技術(shù)等

3．超細(xì)粉末材料的特性當(dāng)粉末材料的粒度處于亞微米及納米狀態(tài)時(shí)，其尺度介于原子、分子與粒狀材料之間，有人稱之為“第四狀態(tài)”。特性效應(yīng)：表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、宏觀隧道效應(yīng)2．粉末材料的合成與加工技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容：3．超細(xì)粉末材料的納米材料與塊體材料的差異

與塊體和顆粒材料相比，主要性能變化表現(xiàn)在：

比表面積增大，表面能大，表面活性高

當(dāng)兩種微米或亞微米粉末材料復(fù)合時(shí)可產(chǎn)生熔點(diǎn)

下降或功能強(qiáng)化效應(yīng)

納米材料與塊體材料的物理化學(xué)性質(zhì)差異

從結(jié)構(gòu)上看：納米顆粒不同于原子又不同于結(jié)晶體，它可以是單晶、也可能是非晶態(tài)

表面結(jié)構(gòu)不同于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，晶體材料的結(jié)構(gòu)周期性不再存在，表面振動(dòng)模式占主導(dǎo)地位，表面原子運(yùn)動(dòng)更加劇烈。

納米材料與塊體材料的差異

與塊體和顆粒材料相比，主要納米粉末材料和由之構(gòu)成的納米固體具有三個(gè)方面的特性效應(yīng)：

小尺寸效應(yīng)；表面與界面效應(yīng)；量子尺寸效應(yīng)

小尺寸效應(yīng)

當(dāng)材料的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，材料中周期性的邊界條件將會(huì)打破，由此造成聲、光、電磁、熱力學(xué)等性質(zhì)呈現(xiàn)新的特征。

例如：納米金（2nm）

結(jié)構(gòu)：?jiǎn)尉?、多晶、孿晶

熔點(diǎn)由1337K→600K

納米強(qiáng)磁材料（Fe-Co合金）

當(dāng)晶粒尺度與單磁疇臨界尺寸相當(dāng)時(shí),矯頑力甚高納米粉末材料和由之構(gòu)成的納米固體具有三個(gè)方面的特性效應(yīng)：

表面與界面效應(yīng)

顆粒尺寸減小造成表面積增大和表面原子比例增大，同時(shí)缺少近鄰配位的原子比例大大提高，表面電子的自旋構(gòu)像和電子能譜亦會(huì)相應(yīng)變化，這會(huì)大大增加材料的化學(xué)活性。呈現(xiàn)新的理化性質(zhì)。

例如：10nm粉體比表面積：90m2/g；

5nm粉體比表面積：180m2/g；

2nm粉體比表面積：450m2/g；表面與界面效應(yīng)

顆粒尺寸減小造成表面積增大和表面原子比

量子尺寸效應(yīng)

顆粒尺寸的減小引起材料能帶結(jié)構(gòu)的變化，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能隙有增大的趨勢(shì)，從而引起發(fā)光帶的波長減?。ㄋ{(lán)移，blueshift）。

當(dāng)粒子尺寸下降到最低值時(shí)，費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)現(xiàn)象。

量子尺寸效應(yīng)會(huì)造成磁、光、聲、熱、電性能的變化。

例如：納米金屬呈現(xiàn)電絕緣性

納米金屬不再具有金屬光澤

惰性金屬呈現(xiàn)極大催化性

納米金屬材料強(qiáng)度成倍增加等

量子尺寸效應(yīng)

顆粒尺寸的減小引起材料能帶結(jié)構(gòu)的變石墨烯-----二維納米材料多種特殊效應(yīng)：1、超高的力學(xué)性能（硬度、強(qiáng)度）2、電性能、3、透光性、制備技術(shù)：

1、透明膠帶技術(shù)

2、微機(jī)械分離法、

3、取向附生法

4、加熱SiC的方法、

5、化學(xué)分散法等。石墨烯-----二維納米材料多種特殊效應(yīng)：制備技術(shù)：4．超細(xì)粉體材料的應(yīng)用

超細(xì)粉體材料和納米材料由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用范圍十分廣泛，并帶動(dòng)傳統(tǒng)材料的更新?lián)Q代。

航空、航天、國防工業(yè)中的應(yīng)用

——

利用超細(xì)粉末獨(dú)特的波吸收特性，可制造隱身材料

——

超硬復(fù)合材料：防彈材料

——

利用其高化學(xué)特性制造新一代炸藥，固體推進(jìn)劑，提高火箭功率

——

高性能功能材料

化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域

——

納米催化劑，新一代建材涂料

生物醫(yī)藥領(lǐng)域

——

超細(xì)藥物：吸收快、療效高

——

粉末藥品針劑化

——

納米中藥（高級(jí)中藥材加工技術(shù)，中藥現(xiàn)代化）

——

納米化保健品

4．超細(xì)粉體材料的應(yīng)用

超細(xì)粉體材料和納米材料由于其獨(dú)特的物

新型功能材料

特殊的磁、光、電、性質(zhì)，能夠開發(fā)出一大批新型功能材料。

-------納米磁性材料表現(xiàn)出巨磁電阻效應(yīng)，可生產(chǎn)高密度磁盤，

存儲(chǔ)器，傳感器等

高性能新一代結(jié)構(gòu)材料

超細(xì)化和納米化為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用展開了新的前景。

例如：Nano-Al2O3+Nano-SiC→NanoAl2O3-SiC

力學(xué)性質(zhì)：1540MPa

納米非晶合金Al8Ni10Ce3

室溫張力強(qiáng)度：1.6GPa

300℃時(shí)張力強(qiáng)度：1.0GPa（高于最好合金的20倍）

市場(chǎng)據(jù)預(yù)測(cè)：

納米材料結(jié)構(gòu)器件市場(chǎng)容量：6375億美元

納米薄膜器件市場(chǎng)容量：340億美元

納米復(fù)合材料及其它復(fù)合材料：5457億美元

新型功能材料

特殊的磁、光、電、性質(zhì)，能夠開發(fā)出一二、粉末材料的制備技術(shù)概述1．粉末材料制備技術(shù)發(fā)展概況

16世紀(jì)前：傳統(tǒng)落后的碾磨技術(shù)

19世紀(jì)：機(jī)械破碎和研磨技術(shù)發(fā)展

20世紀(jì)初：機(jī)械粉磨技術(shù)改新，提出新的研磨方式：噴射磨、振動(dòng)磨等

20世紀(jì)中后期：超細(xì)粉碎技術(shù)及超細(xì)粉末制備技術(shù)發(fā)展

機(jī)械粉碎設(shè)備及相關(guān)技術(shù)：氣流粉碎機(jī)、高效攪拌球磨機(jī)、旋轉(zhuǎn)碾碎機(jī)、冷凍粉碎機(jī)，一般僅能獲得微米或亞微米粉末（物理的）

通過化學(xué)的或物理化學(xué)的制備技術(shù)：蒸發(fā)凝聚、濕化學(xué)法、噴霧法、氣相法等，可獲得微米、亞微米和納米粉末

二、粉末材料的制備技術(shù)概述1．粉末材料制備技術(shù)發(fā)展概況

2．與粉末制備技術(shù)相關(guān)的技術(shù)的發(fā)展

分級(jí)技術(shù)

為獲得粒徑分布合理的粉末材料，要求對(duì)粉末材料進(jìn)行分級(jí)處理（葉輪分級(jí)機(jī)、渦流分級(jí)機(jī)、喋式分級(jí)機(jī)等）

表面改性技術(shù)

微細(xì)粉末巨大的表面積造成材料極易團(tuán)聚，為解決這些問題，發(fā)展了超細(xì)粉末的表面改性技術(shù)。AlN納米粉末

超細(xì)粉末的復(fù)合技術(shù)

為制備高性能的復(fù)合材料，必須制備出原位復(fù)合的粉末，克服超細(xì)粉

末表面易污染的問題。

主要技術(shù)手段有：化學(xué)法、物理化學(xué)法、機(jī)械化學(xué)法

超細(xì)粉末材料的評(píng)價(jià)技術(shù)方法和技術(shù)裝備·2．與粉末制備技術(shù)相關(guān)的技術(shù)的發(fā)展

3．粉末材料的制備方法及分類

按材料制備手段的性質(zhì)可分為：物理法與化學(xué)法

按粒徑大小分類可分為微米粉體制備、亞微米粉體制備和納米粉體制備。

粉碎法是借助各種外力使固體塊體粉碎成為微粉。構(gòu)筑法是通過固體塊體物理狀態(tài)的變化來使物體粒度細(xì)化。3．粉末材料的制備方法及分類

按材料制備手段的性質(zhì)可工業(yè)界對(duì)超微細(xì)粉制備工藝的要求主要包括：

產(chǎn)品粒度細(xì)而且均勻穩(wěn)定、粒度分布要窄

產(chǎn)品純度高，無污染

能耗低、產(chǎn)量高、產(chǎn)出率高、生產(chǎn)成本低

工藝簡(jiǎn)單連續(xù)，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)安全可靠工業(yè)界對(duì)超微細(xì)粉制備工藝的要求主要包括：

三、粉末材料的物理制備方法3-1、機(jī)械粉碎法三、粉末材料的物理制備方法3-1、機(jī)械粉碎法粉碎法一般只能制備微米級(jí)的粉體，但目前，通過技術(shù)改進(jìn)，高效球磨技術(shù)已成功地制備出了納米粉體材料。SiCB4C的工業(yè)規(guī)模的制備粉碎法一般只能制備微米級(jí)的粉體，但目前，通過技術(shù)改進(jìn)，高效球3-2、輥壓法

通過擠壓和剪切使物體破碎，簡(jiǎn)便常用，但僅能生產(chǎn)微米級(jí)的粉體。3-2、輥壓法

通過擠壓和剪切使物體破碎，簡(jiǎn)便常用，但僅3-3、球磨粉碎技術(shù)

振動(dòng)球磨、離心球磨、離心滾動(dòng)磨等，通過沖擊、研磨而破碎3-3、球磨粉碎技術(shù)

振動(dòng)球磨、離心球磨、離心滾動(dòng)

3-4、氣流粉碎法（氣流磨機(jī)）

破碎原理：在高速氣流的作用下，物料通過本身顆粒之間的撞擊，氣流對(duì)物料的沖擊剪切作用以及物料與其它部件的沖擊、摩擦、剪切而使物料粉碎。

氣流磨種類包括：圓盤氣流磨、循環(huán)式氣流磨、對(duì)撞式氣流磨、流化床氣流磨、靶式氣流磨、超音速氣流磨。

氣流粉碎的主要特點(diǎn)：

①產(chǎn)品粒度細(xì)小均勻＜5m

②產(chǎn)品污染小

③可粉碎低熔點(diǎn)和熱敏性物料

④可實(shí)現(xiàn)無菌操作

⑤實(shí)現(xiàn)制粉包覆聯(lián)合操作等

SiO2

，金屬等材料的亞微分制備：球磨，氣流粉碎3-4、氣流粉碎法（氣流磨機(jī)）

破碎原理：在高速氣流四、粉末材料的化學(xué)制備方法4.1溶液反應(yīng)法

基本原理：采用液相之間的化學(xué)反應(yīng)形成前驅(qū)體，經(jīng)后處理后獲得超細(xì)粉體材料。

主要優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)成分易控制，形狀尺寸也較易控制，可制備高純粉末材料。主要包括：沉淀法、溶膠—凝膠法、微乳液法、水熱法等。沉淀法把沉淀劑加入到金屬鹽溶液中進(jìn)行沉淀，再將沉淀物過濾，加熱分解即得所需粉料。當(dāng)溶液中A+、B-離子的離子濃度積[A+]、[B-]超過其溶度積時(shí)，A+與B-便開始結(jié)合，進(jìn)而形成晶核，生產(chǎn)成晶粒，在重力作用下沉降形成沉淀物。粒徑大小取決于形核速度與晶粒生長速度。沉淀法可分為：共沉淀法、化合物沉淀法、均勻沉淀法等工藝四、粉末材料的化學(xué)制備方法4.1溶液反應(yīng)法共沉淀法使混溶于某溶液中的所有離子完全沉淀的方法稱為共沉淀法沉淀劑主要使用：氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽等，共沉淀法中PH值的控制非常重要。一個(gè)重要的問題是如何保證所有的金屬離子的同時(shí)沉淀。因?yàn)椴煌饘匐x子其沉淀?xiàng)l件是不同的。因此造成成分不均勻性。特別是微量摻加物的均勻性難以保證。

共沉淀法使混溶于某溶液中的所有離子完全沉淀的方法稱為共沉淀

化合物沉淀法利用溶液中金屬離子形成具有固定配比的化學(xué)計(jì)量化合物沉淀的方法。優(yōu)點(diǎn)：可以保證組分的均勻性，特別是微量組分的均勻性，但其摻加量有限制

均勻沉淀法不使用外加沉淀劑，而是使溶液內(nèi)部生成沉淀劑，消除沉淀劑局部濃度不均勻的問題例如：(NH2)2CO+3H2O→2NH4OH+CO2化合物沉淀法（2）溶膠—凝膠法（Sol-Gel法）

溶膠—凝膠技術(shù)是指金屬有機(jī)或無機(jī)化合物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)熱處理而成氧化物或其它化合物固體的方法。

主要有三種類型：傳統(tǒng)膠體、無機(jī)聚合物、絡(luò)合物

（2）溶膠—凝膠法（Sol-Gel法）

溶膠—凝膠技術(shù)是指金主要特點(diǎn)是：通過低溫化學(xué)手段在小尺寸范圍內(nèi)剪裁和控制材料的顯微結(jié)構(gòu)，均勻性手段達(dá)到亞微米級(jí)、納米級(jí)、分子水平。主要特點(diǎn)是：通過低溫化學(xué)手段在小尺寸范圍內(nèi)剪裁和控制材料的顯沉淀法的主要缺點(diǎn)包括：

沉淀物呈凝膠狀很難水洗和過濾

沉淀劑易引入雜質(zhì)，而NH4OH、(NH4)2CO3易形成絡(luò)合物而溶解

沉淀過程中會(huì)出現(xiàn)分離

水洗時(shí)，部分沉淀物再溶解

溶劑蒸發(fā)法：消除沉淀法的缺點(diǎn)要求4-2、溶劑蒸發(fā)法

溶滴盡量小蒸發(fā)速度盡量快消除液滴內(nèi)組分偏析一般選擇噴霧法沉淀法的主要缺點(diǎn)包括：4-2、溶劑蒸發(fā)法溶滴玻璃與粉末多晶（二）ppt課件

溶劑蒸發(fā)法的優(yōu)點(diǎn)：

粉末成分與原溶液中固態(tài)（溶質(zhì)）成分相同

可合成多組分復(fù)雜粉體

粉末呈球形，流動(dòng)性好

蒸發(fā)的工藝可選擇：冷凍干燥、噴霧干燥、熱油干燥、熱分解及熱反應(yīng)

冷凍干燥法將金屬鹽水溶液噴灑到低溫有機(jī)液體上，使溶滴迅速冷凍，然后在低溫降壓條件下升華、脫水，再通過分解制得粉料。優(yōu)點(diǎn)：粉料成分均勻，反應(yīng)性和燒結(jié)性好，顆粒粒度分布好如：摻Li的NiO電極制備工藝。

ZrO2納米粉末制備（光纖連接器大量使用）噴霧干燥法將液滴霧化噴射成細(xì)小的液滴進(jìn)入熱風(fēng)中，使之快速干燥，而成為粉體。溶劑蒸發(fā)法的優(yōu)點(diǎn)：

粉末成分與原溶液中固態(tài)（

噴霧熱分解法將金屬溶液噴入高溫氣氛中，立即引起溶劑的蒸發(fā)和金屬鹽的熱分解，從而直接合成金屬氧化物粉料（SprayPyrolysis,SP）其主要優(yōu)點(diǎn)是：

干燥和分解一步完成，可連續(xù)操作，生產(chǎn)能力強(qiáng)

產(chǎn)品純度高，分散性好，粒度可控

可制備多組分復(fù)雜粉體噴霧熱分解法其主要優(yōu)點(diǎn)是：氣相反應(yīng)制備粉末的基本原理和特點(diǎn)以揮發(fā)性金屬鹵化物和氧化物或有機(jī)金屬化合物蒸氣為原料，進(jìn)行氣相熱分解和其它化學(xué)反應(yīng)來合成粉末的方法。根據(jù)熱分解采用的熱源的不同，可以分為：化學(xué)火焰法、等離子體法、火花法、激光法等。

單一化合物的熱分解

A（氣）→B（固）+C（氣）例：CH3Si+Cl2→SiC+3HCl

通過兩種氣相間的化學(xué)反應(yīng)來合成指定的產(chǎn)品

A（氣）+B（氣）→C（固）+D（氣）例：SiCl4+O2→SiO2+2Cl2SiCl4+4NH3→Si3N4+12HCl

4.3氣相反應(yīng)法（ChemicalVaporDepositionCVD）氣相反應(yīng)制備粉末的基本原理和特點(diǎn)4.3氣相反應(yīng)法（Chem主要特點(diǎn)包括：

產(chǎn)物純度高

生成物分散性好，無團(tuán)聚

可獲得粒徑理想的粉體

可制備液相法難以制備的粉體，如氧化物、碳化物、硅化物、硼化物等非氧化物粉體在CVD中，固相粒子的形態(tài)隨反應(yīng)體系種類、析出條件不同而變化，在固體表面析出物可以是薄膜，晶須、晶粒，在氣體中則形成顆粒材料.CVD中粉體材料的形成條件：

粒子的形成決定于形核和核的長大粒子形核必須具備高的過飽和度和大的反應(yīng)平衡常數(shù)；粒子的長大則決定于成核數(shù)量和金屬源濃度通過控制反應(yīng)溫度，反應(yīng)氣體濃度可控制粒子的尺度。主要特點(diǎn)包括：產(chǎn)物純度高玻璃與粉末多晶（二）ppt課件

基本原理:利用氣體吸收帶與激光的激發(fā)波長相吻合的條件，反應(yīng)氣體對(duì)激光能量的共振吸收和碰撞傳熱，在瞬間達(dá)到自發(fā)反應(yīng)溫度并完成反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物在高的過飽和度下快速成核、生長。同時(shí)，產(chǎn)物不吸收激光能量，而快速冷卻為超細(xì)粉。主要特點(diǎn)：不需要加熱反應(yīng)器和粉料，能量轉(zhuǎn)換快，產(chǎn)品純度高，粒度小，分布好

SiH4+C2H4→SiC+H2↑

(2)激光CVD粉末制備技術(shù)基本原理:(2)激光CVD粉末制備技術(shù)玻璃與粉末多晶（二）ppt課件玻璃與粉末多晶（二）ppt課件4.4水熱法指在特制的密閉反應(yīng)器（高壓釜）中，采用水溶液作為反應(yīng)體系，通過對(duì)反應(yīng)體系加熱、加壓（或自生蒸氣壓），創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境，使得通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解并且重結(jié)晶而進(jìn)行無機(jī)合成與材料處理的一種有效方法。4.4水熱法指在特制的密閉反應(yīng)器（高壓釜）中，采用水溶液工藝流程工藝簡(jiǎn)單、適用性廣、可制備氧化物和非氧化物納米材料。工藝流程工藝簡(jiǎn)單、適用性廣、可制備氧化物和非氧化物納米材料。原料的選擇溶劑特性礦化劑的種類和濃度反應(yīng)溫度反應(yīng)時(shí)間填充度影響產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、尺度大小和形貌的因素原料的選擇影響產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、尺度大小和形貌的因素溶劑熱合成Cu-In-Ga-Se復(fù)氧化物粉體

溶劑特性對(duì)合成產(chǎn)物形貌和結(jié)構(gòu)的影響

混合溶劑配比的影響，反應(yīng)時(shí)間：36小時(shí)

合成反應(yīng)時(shí)間的影響，溶劑中水加入量5%溶劑熱合成中合成條件對(duì)合成產(chǎn)物物相組成的影響溶劑熱合成Cu-In-Ga-Se復(fù)氧化物粉體溶劑特性對(duì)合成混合溶劑配比對(duì)合成產(chǎn)物的形貌的影響（SEM）

混合溶劑中水的含量x=0，混合溶劑中水的含量x=2混合溶劑中水的含量x=5混合溶劑配比對(duì)合成產(chǎn)物的形貌的影響（SEM）混合溶劑中水混合溶劑配比對(duì)合成產(chǎn)物的形貌的影響（TEM）

混合溶劑中水含量x=2混合溶劑中水含量x=5混合溶劑中水含量x=5混合溶劑配比對(duì)合成產(chǎn)物的形貌的影響（TEM）混合溶劑中水水熱合成具有可控納米結(jié)構(gòu)ZnO水熱合成具有可控納米結(jié)構(gòu)ZnO玻璃與粉末多晶（二）ppt課件玻璃與粉末多晶（二）ppt課件（a）ZnO（b）4at%Y-ZnO（d）和（e）2at%Tb-ZnO（a）ZnO（b）4at%Y-ZnO（d）和（e）2a五、粉末材料的結(jié)構(gòu)表征粉末材料的結(jié)構(gòu)特征主要表現(xiàn)在：

粒子尺度

表面形狀

表面積

表面電性

表面成分

表面能

分散性五、粉末材料的結(jié)構(gòu)表征粉末材料的結(jié)構(gòu)特征主要表現(xiàn)在：粒子尺度包括粒子大小和粒度分布兩個(gè)內(nèi)容

----粒子直徑一般以等效球體直徑表示，或稱為當(dāng)量直徑

----具有不同直徑粒子組成超細(xì)粉體，可由平均粒徑，最可幾粒徑、中粒徑等表示

----粒度信息主要由粒度分布曲線反應(yīng)5.1粒子尺度和表面形狀的表征粒子尺度包括粒子大小和粒度分布兩個(gè)內(nèi)容5.1粒子尺度和表常用的方法粒徑評(píng)估的方法透射電鏡觀察法掃描電子顯微鏡X射線衍射線線寬法(謝樂公式)比表面積法X射線小角散射法拉曼(Raman)散射法探針掃描顯微鏡光子相關(guān)譜法(激光粒度儀)常用的方法粒徑評(píng)估的方法透射電鏡觀察法透射電鏡觀察法

用透射電鏡可觀察納米粒子平均直徑或粒徑的分布．是一種顆粒度觀察測(cè)定的絕對(duì)方法，因而具有可靠性和直觀性．實(shí)驗(yàn)過程：首先將納米粉制成的懸浮液滴在帶有碳膜的電鏡用Cu網(wǎng)上，待懸浮液中的載液(例如乙醇)揮發(fā)后。放人電鏡樣品臺(tái)，盡量多拍攝有代表性的電鏡像，然后由這些照片來測(cè)量粒徑。透射電鏡觀察法用透射電鏡可觀察納米粒子平均直徑或粒

電鏡照片儀器照片卟啉鐵核殼催化劑電鏡照片卟啉鐵核殼催化劑透射電鏡的結(jié)構(gòu)透射電鏡的外觀照片。通常透射電鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、循環(huán)冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，其中電子光學(xué)系統(tǒng)是電鏡的主要組成部分。透射電鏡的結(jié)構(gòu)透射電鏡的外觀照片。玻璃與粉末多晶（二）ppt課件玻璃與粉末多晶（二）ppt課件高分辨透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡分辨率的不斷提高。目前200KV透射電子顯微鏡的分辨率好于0.2nm，1000KV透射電子顯微鏡的分辨率達(dá)到0.1nm。透射電子顯微鏡分辨率的提高取決于電磁透鏡的制造水平不斷提高，球差系數(shù)逐漸下降；透射電子顯微鏡的加速電壓不斷提高，從80KV、100KV、120KV、200KV、300KV直到1000KV以上；為了獲得高亮度且相干性好的照明源，電子槍由早期的發(fā)夾式鎢燈絲，發(fā)展到LaB6單晶燈絲，現(xiàn)在又開發(fā)出場(chǎng)發(fā)射電子槍。高分辨透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡分辨率的不斷提高。目前20測(cè)量方法3種交叉法：用尺或金相顯微鏡中的標(biāo)尺任意地測(cè)量約600顆粒的交叉長度，然后將交叉長度的算術(shù)平均值乘上一統(tǒng)計(jì)因子(1.56)來獲得平均粒徑；平均值法：量約100個(gè)顆粒中每個(gè)顆粒的最大交叉長度，顆粒粒徑為這些交叉長度的算術(shù)平均值；分布圖法：求出顆粒的粒徑或等當(dāng)粒徑，畫出粒徑與不同粒徑下的微粒數(shù)的分布圖，將分布曲線中峰值對(duì)應(yīng)的顆粒尺寸作為平均粒徑。測(cè)量方法3種采用綜合圖象分析系統(tǒng)可以快速而準(zhǔn)確地完成顯微鏡法中的測(cè)量和分析系統(tǒng)工作。綜合性的圖象分析系統(tǒng)可對(duì)顆粒粒度進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量并自動(dòng)分析系統(tǒng)。顯微鏡對(duì)被測(cè)顆粒進(jìn)行成像，然后通過計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)完成顆粒粒度的測(cè)定。圖象分析技術(shù)因其測(cè)量的隨機(jī)性、統(tǒng)計(jì)性和直觀性被公認(rèn)是測(cè)定結(jié)果與實(shí)際粒度分布吻合最好的測(cè)試技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是可以直接觀察顆粒是否團(tuán)聚。缺點(diǎn)是取樣的代表性差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性差，測(cè)量速度慢。

采用綜合圖象分析系統(tǒng)可以快速而準(zhǔn)確地完成顯微鏡法中的測(cè)量和分透射電鏡觀察法注意的問題

測(cè)得的顆粒粒徑是團(tuán)聚體的粒徑。在制備超微粒子的電鏡觀察樣品時(shí)，首先需用超聲波分散法，使超微粉分散在載液中，有時(shí)候很難使它們?nèi)糠稚⒊梢淮晤w粒，特別是納米粒子很難分散，結(jié)果在樣品Cu網(wǎng)上往往存在一些團(tuán)聚體，在觀察時(shí)容易把團(tuán)聚體誤認(rèn)為是一次顆粒。測(cè)量結(jié)果缺乏統(tǒng)計(jì)性這是因?yàn)殡婄R觀察用的粉體是極少的，這就有可能導(dǎo)致觀察到的粉體的粒子分布范圍并不代表整體粉體的粒徑范圍。

電鏡觀察法測(cè)量得到的是顆粒度而不是晶粒度．透射電鏡觀察法注意的問題測(cè)得的顆粒粒徑是團(tuán)聚體的粒徑。X射線衍射線線寬法(謝樂公式)是測(cè)定顆粒晶粒度的最好方法．當(dāng)顆粒為單晶時(shí)，該法測(cè)得的是顆粒度．顆粒為多晶時(shí)，該法測(cè)得的是組成單個(gè)顆粒的單個(gè)晶粒的平均晶粒度