电子显微技术在纳米材料研究中的应用.pdf

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1、第19卷第1期矿冶Vo1．19，No．12010年3月MINING＆METALLURGYMarch2Ol0文章编号：1005—7854(2010)0l一0053—04电子显微技术在纳米材料研究中的应用周莉，吴海艳，臧树良(辽宁石油化工大学化学与材料学院，辽宁抚顺l13001)摘要：本文概述了电子显微技术在纳米材料研究中的应用特点和适用范围，介绍了透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)等电子显微技术在纳米材料中的新应用和新方法。关键词：纳米材料；TEM；SEM

2、；STM；AFM中图分类号：TG115文献标识码：AAPPLICATION0FTHEELECTRONMICROSCOPETOSTUDYTHENANO．MATERIALZHOULi，UHal—yan，ZANGShu—liang(SchoolofMaterials&Chemistry，LiaoningUniversityofPetroleumandChemicalTechnology，Fushun113001，Liaoning，China)ABSTRACT：Theapplicationfeaturesandsc

3、opesoftheelectronmicroscopetostudythenano-materialarere—viewedinthispaper．Thenewapplicationsandmethodsabouttransmissionelectronmicroscope(TEM)，scanningelectronmicroscope(SEM)，sannningtunnelingmicroscope(STM)，andatomicforcemicroscope(AFM)tech—nologiesareint

4、roduced．KEYWORDS：nano·material；TEM；SEM；STM；AFM纳米材料是近年来发展较为迅速的一种新兴材光源，用一定形状的静电场或磁场聚焦成像的分析料，目前已广泛应用于冶金、化工、食品储存、涂料、技术，比普通光学显微镜具有更高的分辨率。根据能源以及日用品等科学领域⋯，纳米科学和技术是其所检测信号的不同，电子显微技术主要包括透射在纳米尺度上研究物质的特性及其相互作用，并且电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、扫描透射电镜对这些特性加以利用的多学科的高科技。纳米科技(STEM)、扫描隧

5、道显微镜(STM)、原子力显微镜是未来高科技的基础，适合纳米科技研究的仪器分(AFM)、电子探针(EPM)、俄歇电子能谱(AES)、场析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。发射显微镜(FEM)和场离子显微镜(FIM)等。研究纳米材料的方法很多，如电子显微技术、衍1扫描电镜技术射技术、光谱学技术、热分析技术以及各种磁谱、表面分析谱和动态结构谱等。在这些分析方法中，电SEM在纳米材料的分析中应用很广，它可用于子显微技术是应用最早、范围最广也是最常见的一纳米材料的粒度分析、形貌分析以及微观结构的分种纳米材料表征手

6、段。电子显微技术是以电子束为析等。SEM一般只能提供微米或亚微米的形貌信息，与TEM相比，其分辨率较低，因而表征结果不如收稿日期：2009—11—23透射电镜准确，但目前的SEM都配有x射线能谱仪基金项目：辽宁省抚顺市科技局项目(20091203)。作者简介：周莉，副教授，博士，主要从事高分子材料合成及改装置，可以同时进行显微组织形貌的观察和微区成性方面的研究。分分析，是当今普遍使用的科学研究仪器。李东矿冶等利用溶胶一凝胶法制备了纳米TiO：粉体，用扫可靠的信息。描电镜对纳米TiO进行了表征。莫尊理等以甲T

7、ang等用H：还原法合成了Pt纳米粒子，基丙烯酸甲酯(MMA)和三氯甲烷(CHC1)为油相TEM分析发现反应物HPtC1的量在纳米粒子的形制备反胶束微乳液，依靠表面活性剂十六烷基三甲成和生长过程中起重要作用。Drake等合成了金基溴化铵自组装形成的“微反应器”作为模板成功纳米粒子，并使其粘附在固定相合成树脂上，TEM地制备了PMMA／Eu(OH)／EG和PMMA／Ni分析表明，单个金纳米粒子的平均尺寸为(3．9-t-(OH)／EG纳米复合材料。其SEM结果表明，无机O．5)nm。纳米粒子在石墨片层间分布均匀

8、，且粒径较小，平均陈天虎¨。等制备了凹凸棒石一TiO：纳米复合粒径在10～50nm左右，同时，可以很明显地看出无光催化材料。高分辨透射电镜表征结果显示：TiO机晶体与石墨片层及有机体结合紧密，它们之间应颗粒直径5—10nm，具有锐钛矿结构，在凹凸棒石存在相互吸附作用。表面分布均匀。目前，研究新型的SEM已成为扫描电镜发展的同SEM一样，纳米操纵仪在TEM系统中也已主要趋势，SEM的发展主要有低压SEM，场发射经获