纳米材料分析

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划纳米材料分析　　纳米材料粒度分析　　一、实验原理　　纳米颗粒材料是纳米材料中最重要的一种，可广泛用于纳米复合材料制备中的填料、光催化颗粒、电池电极材料、功能性分散液等。粒径(或粒度)是纳米颗粒材料的一个非常重要的指标。测试颗粒粒径的方法有许多种，其中，电子显微镜法和激光光散射法均可用纳米材料粒度的测试，电子显微镜法表征纳米材料比较直观，可观察到纳米颗粒的形态，但需要通过统计计数方法来得

2、到颗粒粒径，比较烦琐费时，尤其是在纳米颗粒的粒径分布较宽时，统计得到的粒径及粒径分布误差将增大。激光光散射法得到的纳米颗粒粒径具有较好的统计意义，制样简单，测试速度快，但激光光散射法无法观察到颗粒形态，在测试非球形颗粒时测试误差也较大。因此，上述两种纳米材料的测试方法各有优缺点。本实验选用激光光散射法测试纳米材料的粒径及粒径分布。所用仪器为Beckman-coulterN4Plus型激光粒度分析仪。　　图1为N4Plus型激光粒度分析仪的测量单元组成图，主要由HeNe激光光源、聚焦透镜、样品池、

3、步进马达、光电倍增管(PMT)、脉冲放大器和鉴别器(PAD)、数字自相关器、6802微处理器和计算机组成。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　图1N4Plus型激光粒度测试仪的测量单元组成图　　N4Plus型激光粒度分析仪的测量原理主要基于颗粒的布朗(Brownian)运动和光子相关光谱(Ph

4、otonCorrelationSpectroscopy,PCS)现象。在溶液中，粒子由热导致与溶剂分子发生随机碰撞所产生的运动称为布朗运动，由于布朗运动，粒子在溶液中可发生扩散移动。在恒定温度及某一浓度下，粒子的平移扩散系数与颗粒的粒径成反比，即符合Stokes-Einstein方程：　　D?kBT3??d　　式中kB为玻尔兹曼常数(×10-16erg/?K)，T为温度(?K)，?为分散介质(或稀释剂)粘度(poise)，d为颗粒粒径(cm)。当激光束照射到溶液中的悬浮颗粒上时，由于颗粒的随机布

5、朗　　运动，颗粒产生的散射光强也将不断起伏波动，这种现象称作光子相光光谱现象，如图2所示。布朗运动越强烈，散射光强随机涨落的速率也就越快，反之亦然。利用光子相光光谱法测量的粒径是下限大约是3~5nm。　　图2散射光强随时间的起伏涨落　　当入射光场为稳定的高斯光场时，散射光强的时间自相关函数可以表示为　　2G(2)(?)?A(1??g(1)(?))目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，

6、保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　式中，A为光强自相关函数G(2)(?)的基线，?为约束信噪比的实验常数，A和?是依赖于样品、装置结构和光电子技术效率的常数，g(1)(?)为散射光场的电场强度自相关函数。通过数字相关仪测得的时间自相关函数G(2)(?)，即可得到被测颗粒的粒径信息。　　对于最简单的单分散颗粒系，其光强自相关函数服从洛仑兹分布，是一指数衰减函数，可表示为　　G(2)(?)?A[1??exp(?2??)]　　式中?为Raylei

7、gh线宽。光强自相关函数G(2)(?)如图3所示。　　图3自相关函数　　?与表征颗粒布朗运动的平移扩散系数D存在如下关系：　　??Dq2　　式中q是散射矢量，由下式决定　　q?4?n?sin()?02　　式中?0是入射光在真空中的波长，?是散射角，n为分散介质折射率。根据?值，可从式(4)求得颗粒平移扩散系数D，最后由式(1)求得被测颗粒试样的粒径。需要注意的是，Stokes-Einstein公式是在不存在其他作用里的条件下得到的。为此，在应用PCS法测量时溶液中的颗粒浓度应充分稀释，颗粒表面也

8、不应有静电荷，以避免颗粒间的相互作用。　　对多分散颗粒系，电场自相关函数为单指数加权之和或者分布积分目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　?g(?)??G(?)exp(???)d?0(1)　　式中，G(?)为依赖于光强的归一化线宽分布函数。　　由式(6)求得G(?)后，光强随颗粒粒径的分布函数G