纳米材料的表征方法.ppt

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1、纳米材料的表征方法向利向利纳米材料的表征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、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。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。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、化学等性质：指材料的力学、热学、磁学、化学等1.1.形貌，电子显微镜（形貌，电子显微镜（TEMTEM、SEMS

2、EM）,普通的是电子枪发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；射光电子，还有场发射的，分辨率和适应性更好；2.2.结构，一般是需要光电电子显微镜，扫描电子显微结构，一般是需要光电电子显微镜，扫描电子显微镜不行镜不行 3.3.晶形，单晶衍射仪，晶形，单晶衍射仪，XRDXRD，判断纳米粒子的晶形及结，判断纳米粒子的晶形及结晶度晶度 4.4.组成，一般是红外，结合四大谱图，判断核壳组成，组成，一般是红外，结合四大谱图，判断核壳组成，只作为佐证只作为佐证 5.5.性能，光性能，光-紫外，荧光；电紫外，荧光；电-原子力显微镜（原子力显微镜（AFMAFM），），拉曼拉曼；磁；磁-原子

3、力显微镜或者专用的仪器原子力显微镜或者专用的仪器 纳米材料表征手段透射电子显微镜（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。扫描电子显微镜(SEM)SEM是一种多功能的是一种多功能的电子子显微微镜分析分析仪器器.1935年卡奴提出了年卡奴提出了SEM的工作原理的工作原理1942年制造出了世界上第一台年制造出了世界上第一台SEM现代的代的SEM是是剑桥大学欧特利与学生在大学欧特利与学生在1948-1965年年间研究成果研究成果.SEM显示各种示各种图象的依据是象的依据是电子与物体的相互作用子与物体的相互作用.SEM的主要功能三维形貌的观察和分析三维

4、形貌的观察和分析观察分析纳米材料的形貌观察分析纳米材料的形貌直接观察大样品的原始表面直接观察大样品的原始表面扫描隧道显微镜(STM)STM针尖扫描隧道显微镜工作原理示意图 STMSTM在纳米材料中的应用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、力学以及化学特性的电学、力学以及化学特性.对表面进行纳米加工对表面进行纳米加工,构建新一代的纳米电子器件构建新一代的纳米电子器件.STMSTM的优点的优点它有原子量级的它有原子量级的极高分辨率极高分辨率(横向可达横向可达0.1nm0.1nm，纵向可达，纵向可达0.01nm),0.

5、01nm),即能直接观察到单原子层表面的局部结构即能直接观察到单原子层表面的局部结构 。比如表面缺陷、比如表面缺陷、表面吸附体的形态和位置等表面吸附体的形态和位置等.STMSTM能够能够给出表面的三维图像给出表面的三维图像STMSTM可可在不同的环境条件下工作在不同的环境条件下工作,包括真空、大气、低温包括真空、大气、低温,甚至样品甚至样品可浸在水中或电解液中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所以适用于研究环境因素对样品表面的影响影响.可研究可研究纳米薄膜的分子结构纳米薄膜的分子结构.原子力显微镜原子力显微镜AFMAFMAFMAFM的主要应用的主要应用纳米材料的形纳米材料

6、的形貌测定貌测定生物材料研究生物材料研究黏弹性材料的黏弹性材料的表面加工表面加工X射线衍射法（XRD）XRDXRD是鉴定物质晶相的有效手段。是鉴定物质晶相的有效手段。利用利用XRDXRD谱图可以推断出纳米材料的谱图可以推断出纳米材料的结晶度结晶度和和层状结构的有序度层状结构的有序度。利用利用XRDXRD图结合图结合Debye-scherrerDebye-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/cosD为粒子直径，粒子直径，R为Scherrer常数（常数（0.89）,为入射入射X光波光波长（0.15406 nm），），为衍射角（衍射角（），），为衍射峰的半高峰衍射峰的半高峰宽（rad）。）。XRD在纳米材料中的应用物相物相结构的分析构的分析介孔材料的分析介孔材料的分析纳米薄膜的厚度以及界面米薄膜的厚度以及界面结构的构的测定定.RAMANRAMAN光谱可获得的信息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 特征频率特征频率材料的组成材料的组成Raman 谱峰的改变谱峰的改变加压加压/拉伸状态拉伸状态Raman 偏振峰偏振峰晶体的对称性和取向晶体的对称性和取向Raman 峰宽峰宽晶体的质量晶体的质量