纳米科技概论第四

1、纳米科技概论课件第四第1页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二一、粒度的表征 粒度是指粉体粒子大小的量度。粒度的表征是对粒子大小的表征包括平均直径和粒度分布的表征。 第2页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二一、粒度的表征1、粒子的平均粒径 若粒子是球形，球形直径就是粒径； 若纳米粉体是由粒径为d1，d2，d3，dn的粒子所组成的集合体，表征粒度的物理量应为体系平均粒径。粒子的尺寸用粒径来表示： 若粒子不是球形，用等效球体的直径来表示；第3页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二一、粒度的表征1、粒子的平均粒径 第4页，共20页，2022年，

2、5月20日，10点6分，星期二一、粒度的表征1、粒子的平均粒径 第5页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二 粒度分布可用正态分布方程来表示：一、粒度的表征2、粒度分布的表征百分率曲线：又称频率曲线，是指在颗粒群中，颗粒的当量直径为某一直径数值出现的概率。第6页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二一、粒度的表征常用众数直径、中位径等参量来描述粒度分布： 众数直径是指颗粒出现最多的粒度值，即相对百分率曲线的最高峰值。2、粒度分布的表征第7页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二一、粒度的表征常用众数直径、中位径等参量来描述粒度分布： 中位径d50

3、是指在占颗粒总量50%的粒子所对应的粒子直径。 2、粒度分布的表征第8页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二二、粒度及表面形状测量技术 传统测试技术中，在10nm以下范围内仅有电子显微镜法和光子相关谱法（PCS）可用。 纳米尺度第9页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二二、粒度及表面形状测量技术1、电子显微镜测试 光的衍射现象严重地限制了光学显微镜的分辨本领，以可见光照明的显微镜最大的分辨率约为300nm左右，其放大倍率设计为10001500倍已是极限，再提高已无意义。 利用在真空中高速运动的电子流代替光线来作为显微镜的照明，其波长约为可见光的十万分之一，分

4、辨率大大提高。 第10页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二二、粒度及表面形状测量技术1、电子显微镜测试 电子显微镜包括扫描电镜和透射电镜。透射电镜测试范围已达到1nm（最高达0.3nm）。 测试方法的核心在制出电镜适用的样品。第11页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二二、粒度及表面形状测量技术1、电子显微镜测试 测量电镜照片上微粒的粒径就达到了粉体粒度测试的目的，测量球体粒径的个数参考表4-1所列情况而定。第12页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二二、粒度及表面形状测量技术1、电子显微镜测试 扫描电镜制样复杂一些，且分辨率较透射电镜低

5、，但扫描电镜显微像立体性更好一些，便于观察分析。第13页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二二、粒度及表面形状测量技术2、激光光散射法 原理：当单色光通过以超细粉体为分散相的悬浮液时，粉体粒子对单色光会产生散射，光散射的模式由粒子尺寸d 和单色入射光的波长所决定： 1）当d 时，属于夫琅禾费衍射。如果把所测颗粒都等效为球体，当激光照射到粒子表面时发生散射，粒子越小，散射角越大。测量散射角，即可得到粒子的平均粒径、粒度分布及比表面积。 第14页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二二、粒度及表面形状测量技术2、激光光散射法 原理：当单色光通过以超细粉体为分散相的

6、悬浮液时，粉体粒子对单色光会产生散射，光散射的模式由粒子尺寸d 和单色入射光的波长所决定： 2）当d时，属Rayleight-Gans-Mie散射。因为悬浮液中粒子处于不断的热运动（布朗运动），散射光的强度会随着粒子的运动而形成运动斑纹；第15页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二二、粒度及表面形状测量技术2、激光光散射法 原理：当单色光通过以超细粉体为分散相的悬浮液时，粉体粒子对单色光会产生散射，光散射的模式由粒子尺寸d 和单色入射光的波长所决定： 2）悬浮液内分散相的粒子大，则移动慢，散射光光强的波动速率也慢；反之，小粒子移动的快，光强变化的速率也快。通过测量光强随时间的

7、变化，可以获知悬浮液内颗粒尺寸的分布情况。第16页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二三、粒子表面电性能测量及Zeta电泳仪 将纳米微粒表面修饰后溶解于水中，形成极性液体，所有在极性液体内的粒子都会由于表面分子的离子化、离子的选择吸附、离解与交换而产生表面电荷； 大部分物质的粒子在水中带负表面电荷，但整个溶液是电中性的，故还应当有等量的反离子存在，粒子表面吸附的离子和溶液中的反离子构成了双电层。第17页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二三、粒子表面电性能测量及Zeta电泳仪 距粒子表面越近，反离子的浓度越高，直到带负电荷的粒子的负电荷电场力所不及的距离时，

8、反离子的浓度为0，这样粒子的表面及那些反离子就构成了扩散双电层。 如果施加一个外电场，带电粒子就会向极性相反的电极移动，此时不单单是这个纳米粒子，同时还有一层牢牢地附在粒子表面的液体随其运动，这个过程称为电泳。第18页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二三、粒子表面电性能测量及Zeta电泳仪 此滑动界面（粒子外吸附着液体与溶液间的界面）与溶液内部的电位差称为Zeta电势。Zeta电势与溶液内的电解质的浓度、粒子吸附的离子的浓度均有关系。带电粒子在外电场作用下移动速度与Zeta电位密切相关。第19页，共20页，2022年，5月20日，10点6分，星期二三、粒子表面电性能测量及Zeta电泳仪 可以通过测量粒子在外加电场中的移动速度而得到Zeta电势。目前常用的电泳仪都是用这个方法设计的，它不仅可以测得Zeta电势值，还可