納米科技概論第四

1、納米科技概論課件第四第1頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二一、粒度的表征 粒度是指粉體粒子大小的量度。粒度的表征是對(duì)粒子大小的表征包括平均直徑和粒度分布的表征。 第2頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二一、粒度的表征1、粒子的平均粒徑 若粒子是球形，球形直徑就是粒徑； 若納米粉體是由粒徑為d1，d2，d3，dn的粒子所組成的集合體，表征粒度的物理量應(yīng)為體系平均粒徑。粒子的尺寸用粒徑來(lái)表示： 若粒子不是球形，用等效球體的直徑來(lái)表示；第3頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二一、粒度的表征1、粒子的平均粒徑 第4頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，

2、5月20日，10點(diǎn)6分，星期二一、粒度的表征1、粒子的平均粒徑 第5頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二 粒度分布可用正態(tài)分布方程來(lái)表示：一、粒度的表征2、粒度分布的表征百分率曲線：又稱(chēng)頻率曲線，是指在顆粒群中，顆粒的當(dāng)量直徑為某一直徑數(shù)值出現(xiàn)的概率。第6頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二一、粒度的表征常用眾數(shù)直徑、中位徑等參量來(lái)描述粒度分布： 眾數(shù)直徑是指顆粒出現(xiàn)最多的粒度值，即相對(duì)百分率曲線的最高峰值。2、粒度分布的表征第7頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二一、粒度的表征常用眾數(shù)直徑、中位徑等參量來(lái)描述粒度分布： 中位徑d50

3、是指在占顆?？偭?0%的粒子所對(duì)應(yīng)的粒子直徑。 2、粒度分布的表征第8頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二二、粒度及表面形狀測(cè)量技術(shù) 傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)中，在10nm以下范圍內(nèi)僅有電子顯微鏡法和光子相關(guān)譜法（PCS）可用。 納米尺度第9頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二二、粒度及表面形狀測(cè)量技術(shù)1、電子顯微鏡測(cè)試 光的衍射現(xiàn)象嚴(yán)重地限制了光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)，以可見(jiàn)光照明的顯微鏡最大的分辨率約為300nm左右，其放大倍率設(shè)計(jì)為10001500倍已是極限，再提高已無(wú)意義。 利用在真空中高速運(yùn)動(dòng)的電子流代替光線來(lái)作為顯微鏡的照明，其波長(zhǎng)約為可見(jiàn)光的十萬(wàn)分之一，分

4、辨率大大提高。 第10頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二二、粒度及表面形狀測(cè)量技術(shù)1、電子顯微鏡測(cè)試 電子顯微鏡包括掃描電鏡和透射電鏡。透射電鏡測(cè)試范圍已達(dá)到1nm（最高達(dá)0.3nm）。 測(cè)試方法的核心在制出電鏡適用的樣品。第11頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二二、粒度及表面形狀測(cè)量技術(shù)1、電子顯微鏡測(cè)試 測(cè)量電鏡照片上微粒的粒徑就達(dá)到了粉體粒度測(cè)試的目的，測(cè)量球體粒徑的個(gè)數(shù)參考表4-1所列情況而定。第12頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二二、粒度及表面形狀測(cè)量技術(shù)1、電子顯微鏡測(cè)試 掃描電鏡制樣復(fù)雜一些，且分辨率較透射電鏡低

5、，但掃描電鏡顯微像立體性更好一些，便于觀察分析。第13頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二二、粒度及表面形狀測(cè)量技術(shù)2、激光光散射法 原理：當(dāng)單色光通過(guò)以超細(xì)粉體為分散相的懸浮液時(shí)，粉體粒子對(duì)單色光會(huì)產(chǎn)生散射，光散射的模式由粒子尺寸d 和單色入射光的波長(zhǎng)所決定： 1）當(dāng)d 時(shí)，屬于夫瑯禾費(fèi)衍射。如果把所測(cè)顆粒都等效為球體，當(dāng)激光照射到粒子表面時(shí)發(fā)生散射，粒子越小，散射角越大。測(cè)量散射角，即可得到粒子的平均粒徑、粒度分布及比表面積。 第14頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二二、粒度及表面形狀測(cè)量技術(shù)2、激光光散射法 原理：當(dāng)單色光通過(guò)以超細(xì)粉體為分散相的

6、懸浮液時(shí)，粉體粒子對(duì)單色光會(huì)產(chǎn)生散射，光散射的模式由粒子尺寸d 和單色入射光的波長(zhǎng)所決定： 2）當(dāng)d時(shí)，屬Rayleight-Gans-Mie散射。因?yàn)閼腋∫褐辛Ｗ犹幱诓粩嗟臒徇\(yùn)動(dòng)（布朗運(yùn)動(dòng)），散射光的強(qiáng)度會(huì)隨著粒子的運(yùn)動(dòng)而形成運(yùn)動(dòng)斑紋；第15頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二二、粒度及表面形狀測(cè)量技術(shù)2、激光光散射法 原理：當(dāng)單色光通過(guò)以超細(xì)粉體為分散相的懸浮液時(shí)，粉體粒子對(duì)單色光會(huì)產(chǎn)生散射，光散射的模式由粒子尺寸d 和單色入射光的波長(zhǎng)所決定： 2）懸浮液內(nèi)分散相的粒子大，則移動(dòng)慢，散射光光強(qiáng)的波動(dòng)速率也慢；反之，小粒子移動(dòng)的快，光強(qiáng)變化的速率也快。通過(guò)測(cè)量光強(qiáng)隨時(shí)間的

7、變化，可以獲知懸浮液內(nèi)顆粒尺寸的分布情況。第16頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二三、粒子表面電性能測(cè)量及Zeta電泳儀 將納米微粒表面修飾后溶解于水中，形成極性液體，所有在極性液體內(nèi)的粒子都會(huì)由于表面分子的離子化、離子的選擇吸附、離解與交換而產(chǎn)生表面電荷； 大部分物質(zhì)的粒子在水中帶負(fù)表面電荷，但整個(gè)溶液是電中性的，故還應(yīng)當(dāng)有等量的反離子存在，粒子表面吸附的離子和溶液中的反離子構(gòu)成了雙電層。第17頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二三、粒子表面電性能測(cè)量及Zeta電泳儀 距粒子表面越近，反離子的濃度越高，直到帶負(fù)電荷的粒子的負(fù)電荷電場(chǎng)力所不及的距離時(shí)，

8、反離子的濃度為0，這樣粒子的表面及那些反離子就構(gòu)成了擴(kuò)散雙電層。 如果施加一個(gè)外電場(chǎng)，帶電粒子就會(huì)向極性相反的電極移動(dòng)，此時(shí)不單單是這個(gè)納米粒子，同時(shí)還有一層牢牢地附在粒子表面的液體隨其運(yùn)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為電泳。第18頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二三、粒子表面電性能測(cè)量及Zeta電泳儀 此滑動(dòng)界面（粒子外吸附著液體與溶液間的界面）與溶液內(nèi)部的電位差稱(chēng)為Zeta電勢(shì)。Zeta電勢(shì)與溶液內(nèi)的電解質(zhì)的濃度、粒子吸附的離子的濃度均有關(guān)系。帶電粒子在外電場(chǎng)作用下移動(dòng)速度與Zeta電位密切相關(guān)。第19頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)6分，星期二三、粒子表面電性能測(cè)量及Zeta電泳儀 可以通過(guò)測(cè)量粒子在外加電場(chǎng)中的移動(dòng)速度而得到Zeta電勢(shì)。目前常用的電泳儀都是用這個(gè)方法設(shè)計(jì)的，它不僅可以測(cè)得Zeta電勢(shì)值，還可