纳米材料的表征方法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,纳米材料的表征方法,向利,1,纳米材料的表征,表征技术,是指物质结构与性质及其应用的有关分析、测试方法，也包括测试、测量工具的研究与制造。,表征的内容包括材料的,组成、结构和性质,等。,组成,：构成材料的化学元素及其相关关系,结构：,材料的几何学、相组成和相形态等,性质：,指材料的力学、热学、磁学、化学等,2,1.,形貌，电子显微镜（,TEM,、,SEM,）,普通的是电子枪发射光电子，还有场发射的，分辨率和适应性更好；,2.,结构，一般是需要光电电子显微镜，扫描电子显微镜不行,3.,晶形，单晶衍射仪，,XRD,，判断纳米粒子的晶形及结晶度,4.,组成，一般是红外，结合四大谱图，判断核壳组成，只作为佐证,5.,性能，光,-,紫外，荧光；电,-,原子力显微镜（,AFM,），,拉曼,；磁,-,原子力显微镜或者专用的仪器,纳米材料表征手段,3,透射电子显微镜（,TEM,）的主要功能,研究纳米材料的结晶情况，,观察纳米材料的形貌，,分散情况,评估纳米粒子的粒径。,4,扫描电子显微镜,(SEM),SEM,是一种多功能的电子显微镜分析仪器,.,1935,年卡奴提出了,SEM,的工作原理,1942,年制造出了世界上第一台,SEM,现代的,SEM,是剑桥大学欧特利与学生在,1948-1965,年间研究成果,.,SEM,显示各种图象的依据是电子与物体的相互作用,.,5,SEM,的主要功能,三维形貌的观察和分析,观察分析纳米材料的形貌,直接观察大样品的原始表面,6,扫描隧道显微镜,(STM),STM,针尖,扫描隧道显微镜工作原理示意图,7,STM,在纳米材料中的应用,测量单分子、单个纳米颗粒、单根纳米线和纳米管等的电学、力学以及化学特性,.,对表面进行纳米加工,构建新一代的纳米电子器件,.,8,STM,的优点,它有原子量级的,极高分辨率,(,横向可达,0.1nm,，纵向可达,0.01nm),即能直接观察到单原子层表面的局部结构。比如表面缺陷、表面吸附体的形态和位置等,.,STM,能够,给出表面的三维图像,STM,可,在不同的环境条件下工作,包括真空、大气、低温,甚至样品可浸在水中或电解液中,所以适用于研究环境因素对样品表面的影响,.,可研究,纳米薄膜的分子结构,.,9,10,原子力显微镜,AFM,11,AFM,的主要应用,纳米材料的形貌测定,生物材料研究,黏弹性材料的表面加工,12,X,射线衍射法（,XRD,）,XRD,是鉴定物质晶相的有效手段。,利用,XRD,谱图可以推断出纳米材料的,结晶度,和,层状结构的有序度,。,利用,XRD,图结合,Debye-scherrer,公式，又衍射峰的半高宽计算对应晶面方向上的平均粒径,D=R/cos,D,为粒子直径，,R,为,Scherrer,常数（,0.89,）,为入射,X,光波长（,0.15406 nm,），,为衍射角（,），,为衍射峰的半高峰宽（,rad,）。,13,XRD,在纳米材料中的应用,物相结构的分析,介孔材料的分析,纳米薄膜的厚度以及界面结构的测定,.,14,Raman,光谱可获得的信息,拉曼光谱是碳材料分析与表征的最好工具之一。,Raman,特征频率,材料的组成,Raman,谱峰的改变,加压,/,拉伸状态,Raman,偏振峰,晶体的对称性和取向,Raman,峰宽,晶体的质量,15,