SEM和TEM使用分析舉例

1、SEM和TEM舉例分析摘要：本文主要介紹Pd/MOF-5 材料的掃描電鏡1和透射電鏡照片和以Zn( NO3)2和Zn(O2CCH3)2為鋅源所合成的MOF-5(N)和MOF-5(A)晶體的SEM照片，MOF-5(N)晶種層和MOF-5(A)晶種層表面和截面的SEM照片2。Pd/MOF-5 材料的掃描電鏡和透射電鏡照片如圖1和圖2所示。從SEM照片中可以看到，催化劑的物相較均一。圖2中較暗的球狀顆粒應(yīng)為Pd的納米粒子，其余部分為MOF-5 負(fù)載材料，這是由材料中不同區(qū)域的原子序數(shù)襯度不同造成的。TEM的EDS(電子衍射能譜)分析證明，所分析區(qū)域有C、Zn、Pd等元素存在。MOF-5本身由于主要有

2、輕原子（C，O，H）構(gòu)成，因此在TEM下呈現(xiàn)半透明狀，并會(huì)受到電子束的干擾而發(fā)生一定變化。通過(guò)放大圖片（20nm）可知，絕大多是Pd(0)納米粒子，其粒徑在3-6 nm之間（明顯小于XRD儀器的檢測(cè)下限，故造成在XRD不出現(xiàn)衍射峰）且分布較為均勻。通常情況下，越是小的納米顆粒，越具有不穩(wěn)定性，容易被空氣氧化；而同時(shí)越小的納米粒子其催化活性往往越高。由于根據(jù)N2吸附的結(jié)果，Pd的粒徑要大于MOF的孔道，因此Pd主要都停留在了MOF-5的表面，但這并不影響它可能具有的催化效果。同時(shí)Pd在部分區(qū)域也有團(tuán)聚的現(xiàn)象。圖1 Pd/MOF-5 的掃描電鏡照片圖2 Pd/MOF-5 的透射電鏡照片圖3分別表示

3、出了以Zn( NO3)2和Zn(O2CCH3)2為鋅源所合成的MOF-5(N)和MOF-5(A)晶體的SEM照片。由圖3可以看出，MOF-5(N)和MOF-5(A)皆具有MOF-5的立方體形貌，但是它們的晶粒大小卻相差較大。MOF-5(N)晶體的粒徑主要分布在50 100Lm之間，與文獻(xiàn)所報(bào)道的MOF-5的晶粒尺寸基本相同；而MOF-5(A)晶體的粒徑主要分布在015 018Lm之間，僅是MOF-5(N)晶粒大小的1/ 100。根據(jù)晶體生長(zhǎng)理論, 控制晶體顆粒大小的主要因素在于晶體的成核速度。晶體的成核速度越快，晶核產(chǎn)生的數(shù)量則越多，晶體最終的顆粒直徑便越小。由于醋酸鋅溶液的堿性強(qiáng)于硝酸鋅溶液

4、，可加快MOF-5晶體的成核速度，因此所獲得的MOF-5(A)，的晶體顆粒明顯小于MOF-5(N)的晶體顆粒。圖3 兩種不同鋅源合成的MOF-5晶體顆粒的SEM照片圖4和圖5中分別示出了MOF-5(N)晶種層和MOF-5(A)晶種層表面和截面的SEM照片?？梢钥闯?，采用兩種不同懸浮液涂布后所得的晶種層存在著較大的差異。從圖4(a)可以看出，研磨后的MOF-5(N)的晶粒不再具有原先的立方體形貌，顆粒大小也從50 100Lm減小為4 7Lm；由于晶粒大小不太均一致使涂布所得的MOF-5(N)晶種層表面較為粗糙, 而且在粗糙的晶種層上出現(xiàn)了諸多明顯的裂痕, 這些裂痕的出現(xiàn)主要是由于晶種顆粒的不均一

5、和晶種層過(guò)厚致使晶種層在干燥過(guò)程中出現(xiàn)局部應(yīng)力集中所導(dǎo)致的；從圖4( b)可以看出, 兩次涂布后所得的MOF-5(N)晶種層的截面厚度已經(jīng)高達(dá)約12Lm，約是MFI 型分子篩晶種層厚度的4 5倍，而且MOF-5(N)晶種在載體上的沉積密度較小，使得晶種層看上去比較疏松。與MOF-5(N)晶種層不同的是, MOF-5(A)晶種層所涂布的晶種是納米級(jí)顆粒的MOF-5( A)晶粒, 這使得晶種層的質(zhì)量得到了大幅度提高。從圖5(a)可以看出, MOF-5(A)晶種層表面的MOF-5(A)晶粒依然保持著MOF-5晶體的立方體形貌，顆粒大小非常均一，約在015Lm左右, 由此所獲得的晶種層表面平整、光滑且沒(méi)有明顯的裂痕；從圖5(b)可以看出，MOF-5(A)晶種層的截面厚度很薄，約為4Lm左右，與現(xiàn)有報(bào)道的MFI型分子篩晶種層的厚度相仿；同時(shí)，由于組成晶種層的晶種顆粒大小均勻且直徑較小，使得MOF-5(A)晶種層在載體上的沉積密度增大，因此，晶種層看上去較致密。（a）top view (b) cross section圖4 MOF-5（N）懸浮液制備的MOF-5（N）晶層表面和界面的SEM照片（a） top view (b)cross section圖5 MOF-5（A）懸浮液制備的MOF-5（A）晶層表面和截面的SEM照片參考文獻(xiàn)：1趙禎霞,李忠,林躍生.預(yù)置納米M