SEM和TEM使用分析举例

1、SEM和TEM举例分析摘要：本文主要介绍Pd/MOF-5 材料的扫描电镜1和透射电镜照片和以Zn( NO3)2和Zn(O2CCH3)2为锌源所合成的MOF-5(N)和MOF-5(A)晶体的SEM照片，MOF-5(N)晶种层和MOF-5(A)晶种层表面和截面的SEM照片2。Pd/MOF-5 材料的扫描电镜和透射电镜照片如图1和图2所示。从SEM照片中可以看到，催化剂的物相较均一。图2中较暗的球状颗粒应为Pd的纳米粒子，其余部分为MOF-5 负载材料，这是由材料中不同区域的原子序数衬度不同造成的。TEM的EDS(电子衍射能谱)分析证明，所分析区域有C、Zn、Pd等元素存在。MOF-5本身由于主要有

2、轻原子（C，O，H）构成，因此在TEM下呈现半透明状，并会受到电子束的干扰而发生一定变化。通过放大图片（20nm）可知，绝大多是Pd(0)纳米粒子，其粒径在3-6 nm之间（明显小于XRD仪器的检测下限，故造成在XRD不出现衍射峰）且分布较为均匀。通常情况下，越是小的纳米颗粒，越具有不稳定性，容易被空气氧化；而同时越小的纳米粒子其催化活性往往越高。由于根据N2吸附的结果，Pd的粒径要大于MOF的孔道，因此Pd主要都停留在了MOF-5的表面，但这并不影响它可能具有的催化效果。同时Pd在部分区域也有团聚的现象。图1 Pd/MOF-5 的扫描电镜照片图2 Pd/MOF-5 的透射电镜照片图3分别表示

3、出了以Zn( NO3)2和Zn(O2CCH3)2为锌源所合成的MOF-5(N)和MOF-5(A)晶体的SEM照片。由图3可以看出，MOF-5(N)和MOF-5(A)皆具有MOF-5的立方体形貌，但是它们的晶粒大小却相差较大。MOF-5(N)晶体的粒径主要分布在50 100Lm之间，与文献所报道的MOF-5的晶粒尺寸基本相同；而MOF-5(A)晶体的粒径主要分布在015 018Lm之间，仅是MOF-5(N)晶粒大小的1/ 100。根据晶体生长理论, 控制晶体颗粒大小的主要因素在于晶体的成核速度。晶体的成核速度越快，晶核产生的数量则越多，晶体最终的颗粒直径便越小。由于醋酸锌溶液的碱性强于硝酸锌溶液

4、，可加快MOF-5晶体的成核速度，因此所获得的MOF-5(A)，的晶体颗粒明显小于MOF-5(N)的晶体颗粒。图3 两种不同锌源合成的MOF-5晶体颗粒的SEM照片图4和图5中分别示出了MOF-5(N)晶种层和MOF-5(A)晶种层表面和截面的SEM照片。可以看出，采用两种不同悬浮液涂布后所得的晶种层存在着较大的差异。从图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体形貌，颗粒大小也从50 100Lm减小为4 7Lm；由于晶粒大小不太均一致使涂布所得的MOF-5(N)晶种层表面较为粗糙, 而且在粗糙的晶种层上出现了诸多明显的裂痕, 这些裂痕的出现主要是由于晶种颗粒的不均一

5、和晶种层过厚致使晶种层在干燥过程中出现局部应力集中所导致的；从图4( b)可以看出, 两次涂布后所得的MOF-5(N)晶种层的截面厚度已经高达约12Lm，约是MFI 型分子筛晶种层厚度的4 5倍，而且MOF-5(N)晶种在载体上的沉积密度较小，使得晶种层看上去比较疏松。与MOF-5(N)晶种层不同的是, MOF-5(A)晶种层所涂布的晶种是纳米级颗粒的MOF-5( A)晶粒, 这使得晶种层的质量得到了大幅度提高。从图5(a)可以看出, MOF-5(A)晶种层表面的MOF-5(A)晶粒依然保持着MOF-5晶体的立方体形貌，颗粒大小非常均一，约在015Lm左右, 由此所获得的晶种层表面平整、光滑且没有明显的裂痕；从图5(b)可以看出，MOF-5(A)晶种层的截面厚度很薄，约为4Lm左右，与现有报道的MFI型分子筛晶种层的厚度相仿；同时，由于组成晶种层的晶种颗粒大小均匀且直径较小，使得MOF-5(A)晶种层在载体上的沉积密度增大，因此，晶种层看上去较致密。（a）top view (b) cross section图4 MOF-5（N）悬浮液制备的MOF-5（N）晶层表面和界面的SEM照片（a） top view (b)cross section图5 MOF-5（A）悬浮液制备的MOF-5（A）晶层表面和截面的SEM照片参考文献：1赵祯霞,李忠,林跃生.预置纳米M