纳米纤维过滤材料的表征方法及标准建立
纳米材料的质量标准及检验方法
纳米材料的质量标准及检验方法纳米材料是一类具有特殊结构和性质的材料，其尺寸在纳米级别，纳米材料的质量标准和检验方法对于确保纳米材料的安全性和可靠性具有重要意义。
本文将就纳米材料的质量标准和检验方法进行探讨。
首先，纳米材料的质量标准主要包括物理性质、化学成分、纯度、微观结构、表面形貌等方面。
物理性质涉及到纳米材料的机械性能、热性能、电性能等等，包括硬度、延展性、导电性等指标。
化学成分则关注纳米材料中的元素及其含量，要求准确无误。
纯度是指纳米材料中的杂质含量，要求低于一定的标准值，以确保纳米材料的纯度。
微观结构是指纳米材料内部的组织结构，如晶体结构、晶粒尺寸等，需要通过显微镜等方法进行观察和分析。
表面形貌是指纳米材料表面的形态特征，如表面的光滑度、粗糙度等，需要通过扫描电子显微镜等方法进行分析。
以上几项指标都是纳米材料质量的重要衡量标准。
其次，纳米材料的检验方法与传统材料的检验方法有一定的差异。
由于纳米材料的尺寸处于纳米级别，一些传统的宏观检测方法难以进行有效的应用。
因此，针对纳米材料的特殊性，需要发展和采用一些特殊的检验方法。
对于物理性质的检验，可以利用一些特殊仪器设备进行测试，如纳米硬度计、纳米拉曼光谱仪、纳米热分析仪等。
这些仪器设备能够对纳米材料的物理性能进行定量分析。
对于化学成分的检验，可以利用一些化学分析方法进行检测。
传统的化学分析方法，如光谱法、质谱法、电化学法等都可以在一定程度上可以进行纳米材料的化学成分分析，但需要结合纳米材料的特点进行相应的改进。
对于纯度的检验，可以利用纳米材料的特殊性进行测试。
例如，可以利用扫描电子显微镜观察纳米材料的表面形貌，以确定其纯度。
还可以利用X射线衍射仪等仪器对纳米材料的微观结构进行表征，以确定杂质的存在情况。
总之，纳米材料的质量标准和检验方法是确保纳米材料安全可靠的重要环节。
由于纳米材料的特殊性，需要发展和采用一些特殊的检验方法。
随着纳米技术的迅猛发展，人们对纳米材料的质量标准和检验方法的研究和探索也将不断深入。
静电纺纳米纤维的过滤机理及性能
静电纺纳米纤维的过滤机理及性能摘要：纳米纤维将来最广泛的用途之一是用于过滤材料。
利用静电纺丝方法能够得到直径为几十或几百纳米的纳米级纤维，形成的纤维毡重量轻，渗透性好，比表面积大、孔隙率高、内部孔隙的连通性好，很适合用作过滤材料。
在基布上铺上纳米纤维层复合后，基布的过滤效率可明显提高，纳米纤维层的孔径比基布约小两个数量级，并且纳米纤维层孔径分布均匀、离散度小。
关键词：静电纺丝；纳米纤维；过滤性能近年来，通过静电纺丝制造纳米纤维较为流行。
静电纺丝提供了一种制造纳米纤维的便捷途径，生产纳米纤维所需聚合物的量可小至几百毫克。
静电纺纳米纤维在众多领域有着广泛的用途，不仅可以用作过滤材料，也可以用于组织工程、人造器官、药物传递和创伤修复等。
但是目前只有在过滤方面的应用稍微成熟，因纳米纤维网强力太低，一般需要熔喷、纺粘、针织布等基布支撑，这样形成的复合过滤材料既克服了纳米纤维强力小的缺点，又发挥了其优越的过滤性能。
DOSHI研究发现，夹入纳米纤维于熔喷与纺粘织物之间做成的过滤材料比传统的商业过滤器更能有效地排除超细微粒。
甚至以纳米纤维为夹层的过滤材料，因为高表面积和低重量，仅仅用重量是原来1／15的这种复合过滤材料就能达到很好的过滤性能[1]。
本文简要介绍了静电纺纳米纤维的发展、基本理论、纺丝工艺参数对静电纺丝的影响，以及非织造织物的过滤机理、结构和性能参数，对静电纺纳米纤维在过滤材料方面的应用研究现状进行综述分析。
1．静电纺丝1.1静电纺丝的发展历程及国内外现状水平静电纺最早出现在20世纪初期。
1917年，Zeleny J阐述了静电纺丝的原理[2]。
1934年，Formhals申请了制备聚合物超细纤维的静电纺丝装置专利[3]；1966年，Simons申请了由静电纺丝法制备超薄、超细非织造膜的专利[4]；1981年，Larrondo等对聚乙烯和聚丙烯进行了熔融静电纺丝的研究[5]；1995年，Reneker研究组开始对静电纺丝进行研究，静电纺丝迅速发展[6]；1999年，Fong等对静电纺丝纳米纤维串珠现象及微观结构作了研究[7-8]；2000年，Spivak等首次采用流体动力学描述静电纺丝过程，并且提出了静电纺丝的工艺参数[9-10]；2004年，捷克利贝雷茨技术大学与爱勒马可公司合作生产的纳米纤维静电纺丝机问世。
纳米材料-第二章 纳米材料的表征方法
1.此法是利用化学溶液对物质的溶解作用达到减薄 样品的目的。
2.通常采用硝酸，盐酸，氢氟酸等强酸作为化学减 薄液，因而样品的减薄速度相当快。
透射电子显微镜样品制备纳米材料 Nanomaterials
制样步骤： a.将样品切片，边缘涂以耐酸漆，防止边缘因溶 解较快而使薄片面积变小； b.薄片洗涤，去除油污，洗涤液可为酒精，丙酮 等； c.将样品悬浮在化学减薄液中减薄； d.检查样品厚度，旋转样品角度，进行多次减薄 直至达到理想厚度，清洗。
透射电子显微镜样品制备纳米材料 Nanomaterials
制样步骤：
a.将样品捣碎； b.将粉末投入液体，用超声波振动成悬浮液，液 体可以是水，甘油，酒精等，根据试样粉末性质 而定； c.观察时，将悬浮液滴于附有支持膜的铜网上， 待液体挥发后即可观察。
透射电子显微镜样品制备纳米材料 Nanomaterials
• 它和物镜一样是短焦距强磁透镜。但是对投影 镜精度的要求不像物镜那么严格，因为它只是 把物镜形成的像做第三次放大。
• 具有很大的场深和焦深.
场深是指在保持象清晰的前提下，试样在物平面上下沿镜 轴可移动的距离，或者说试样超越物平面所允许的厚度。 焦深是指在保持象清晰的前提下，象平面沿镜轴可移动的 距离，或者说观察屏或照相底版沿镜轴所允许的移动距离 。
M M0 MI MP
需要提及的一点是： 增加中间镜的数量，可以增加放大倍数；但当达到显微镜有效放大倍 数时，再增加中间镜的数量已是徒劳的；因为此时显微镜所能提供的 分辨率已经达到极限，纵使继续放大，也无法分辨出更紧密的两点。
（3）投影镜
纳米材料 Nanomaterials
• 投影镜的功能是把中间镜形成的二次像及衍射 谱放大到荧光屏上，成为试样最终放大图像及 衍射谱。
纳米纤维材料的制备和表征
纳米纤维材料的制备和表征纳米纤维材料属于功能性材料的一种，具有较高的强度、韧性、导热性等特性，并在多领域得到了广泛应用。
在过去的几十年中，研究者们对纳米纤维材料进行了一系列的研究，不断探索其制备方法及性质表征方法。
一、纳米纤维材料的制备方法1. 电纺法电纺法是目前应用最为广泛的一种制备纳米纤维材料的方法。
该方法利用电场作用于高分子溶液中的聚合物分子，使其形成带电的液滴，进而拉伸和喷射成纳米级纤维。
电纺法操作简便，成本较低，制备速度较快，可以制备各种形状和类型的纳米纤维材料。
2. 模板法模板法是一种基于纳米模板的制备方法。
研究者们采用模板材料如金属、陶瓷、聚合物等，通过控制模板孔隙大小及模板表面性质来制备纳米材料。
该方法可以制备出高纯度和高度有序的纳米纤维材料。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将各种金属、陶瓷、聚合物预聚体以水溶液或有机溶液溶胶态悬浮，并在某些条件下使其先碳化或烧结，再热处理得到的纳米材料的制备方法。
该方法可以制备出高度纯净、高比表面积的纳米纤维材料。
4. 气相沉积法气相沉积法是利用化学气相沉积技术制备纳米材料的一种方法。
该方法可以在较低的温度下高效地制备出高质量的纳米纤维材料。
二、纳米纤维材料的表征方法1. 扫描电子显微镜扫描电子显微镜（SEM）是一种通过高压电子束扫描材料表面来获得表面形貌和结构的方法。
SEM可以对纳米纤维的直径、长度、形态、孔隙分布等表征，是表征纳米纤维材料的重要手段。
2. 透射电子显微镜透射电子显微镜（TEM）是一种运用电子束，使其透过材料薄片来获得材料内部结构的方法。
TEM可以对各种材料的微观结构进行分析和观察，并能够获得精确的纳米纤维直径和形态信息。
3. 红外光谱法红外光谱法（IR）是利用物质对红外辐射的吸收来分析样品的成分及其结构的方法，具有快速、准确、非破坏性等优点。
IR可以通过分析纳米纤维中特殊的结构和化学键信息来表征其结构和组成。
4. X射线衍射法X射线衍射法（XRD）是一种通过强制X射线入射材料的方法，通过衍射效应分析物质的晶体结构、晶格常数、晶胞参数等信息的方法。
纳米科技材料的性能测试方法与标准规范解读
纳米科技材料的性能测试方法与标准规范解读随着科技的高速发展，纳米科技已经成为各个领域的热门研究方向，纳米材料的性能测试方法和标准规范对于实现材料的精准设计、可靠应用以及产品的质量控制至关重要。
本文将重点介绍纳米科技材料性能测试方法和标准规范的严格解读。
1. 纳米材料的性能测试方法纳米材料与传统材料相比，具有独特的特性和性能，因此需要采用特殊的测试方法进行性能评估。
以下为常用的纳米材料性能测试方法：1.1 纳米材料的粒径测量纳米材料的粒径对于其性能具有重要影响，因此粒径测量是纳米材料性能测试的首要任务。
常用的方法有透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和动态光散射（DLS）等。
1.2 纳米材料的结构表征纳米材料的结构对其性能起着至关重要的作用，因此需要采用一系列的结构表征方法进行测试。
例如，X射线衍射（XRD）用于分析晶体结构；拉曼光谱（Raman）用于研究材料的分子振动和晶格动力学等。
1.3 纳米材料的机械性能测试材料的机械性能是其可靠运用的关键指标之一，对纳米材料的机械性能测试方法进行了大量研究。
常用的方法包括纳米压痕测试（Nanoindentation）、扫描探针显微镜（SPM）和纳米拉伸实验等。
1.4 纳米材料的热学性能测试纳米材料的热学性能对于其在能源、催化等领域的应用至关重要。
因此，研究者们开发了一系列测试方法，如差示扫描量热法（DSC）、热导率测试仪和纳米量热仪等。
2. 纳米材料性能测试的标准规范解读为了保证纳米科技材料性能测试的准确性和可比性，各个国家和国际组织制定了相应的标准规范，以规定测试方法和要求。
下面将重点介绍几个重要的标准规范：2.1 ISO/TS 80004-1:2015该标准主要针对纳米材料的术语和定义进行了规范，为纳米科技材料的研究和应用提供了统一的术语和定义。
它为纳米材料的性质表征和测试提供了一个共同的基础。
2.2 ISO/TS 12901-2:2014该标准规范了纳米材料亲水性和疏水性的测试方法和评价准则，以及纳米颗粒在液体中的分散性评价指标，对于纳米材料的应用和环境影响研究具有重要意义。
纳米纤维材料的制备及应用研究进展
纳米纤维材料的制备及应用研究进展随着科技的不断发展和人们对生活质量要求的提高，纳米技术越来越受到人们的关注。
纳米技术是通过自组装和自组装性的理论基础，设计和制备具有纳米尺度结构的新材料。
其中，纳米纤维作为一种重要的纳米材料，由于其特殊的性质和广泛的应用前景，吸引了众多科学家的研究。
一、纳米纤维的制备方法：1.电纺法制备：电纺法是目前制备纳米纤维最常用的方法之一，其制备原理是通过利用高电场作用下纤维素溶液表面的荷电作用将喷涌出的液滴逐渐拉伸成纳米级尺寸的纤维。
电纺法制备的纳米纤维具有较高的比表面积、较好的孔结构和悬浮性，因此被广泛应用于材料、能源、生物医学、环保等领域。
2.气相沉积法制备：气相沉积法制备纳米纤维技术是利用化学气相沉积技术，通过控制反应温度、压力和气体流量等工艺条件，在陶瓷、金属、半导体等材料基底上形成纳米级尺寸的纤维。
该方法可以制备出高度纯净和高结晶度的材料纳米纤维，但需要复杂的真空设备，成本较高。
二、纳米纤维材料的应用：1.生物医学领域：纳米纤维作为一种具有生物相容性、可降解、高比表面积、高孔隙率的生物材料，被广泛应用于修复组织、制造3D支架、制备组织工程等方面。
同时，具有药物载体、细胞培养和诊断、生物传感器等免疫分析方面的应用潜力。
2.环境保护领域：纳米纤维材料在环境保护领域的应用主要体现在水处理、废气处理、液态催化剂等方面。
通过制备新型的纳米纤维材料，提高其润湿性、晶体结构、表面活性位点等，在环境中吸附、催化、分解有害物质，具备重要的环保应用价值。
3.能源领域：纳米纤维在能源领域中的应用包括燃料电池、锂离子电池、超级电容器等，利用其高比表面积、高电导性、高反应活性等特点，来提高能量传输和储存的效率。
4.材料领域：纳米纤维材料在材料领域中的应用非常广泛，包括塑料、橡胶、金属、陶瓷等材料的增强、传热性能改善、制备纳米复合材料等方面。
三、纳米纤维材料的未来发展：目前，虽然纳米纤维材料的研究已经取得了一定的进展，但是其制备工艺和应用技术还存在着许多挑战和难点。
纳米材料的表征方法
SEM的主要功能
三维形貌的观察和分析
观察分析纳米材料的形貌 直接观察大样品的原始表面
扫描隧道显微镜(STM)
扫描隧道显微 镜工作原理示 意图
STM针尖
STM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 等的电学、力学以及化学特性.
对表面进行纳米加工,构建新一代的纳米电子器件.
D为粒子直径，R为Scherrer常数（0.89）, λ为入射X光波长 （0.15406 nm），θ为衍射角（°），β为衍射峰的半高峰 宽（rad）。
XRD在纳米材料中的应用
物相结构的分析 介孔材料的分析 纳米薄膜的厚度以及界面结构的测定.
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、 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。 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 性质：指材料的力学、热学、磁学、化学等
纳米材料表征手段
Biblioteka 1.形貌，电子显微镜（TEM、SEM）,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； 2.结构，一般是需要光电电子显微镜，扫描电子显 微镜不行 3.晶形，单晶衍射仪，XRD，判断纳米粒子的晶形及 结晶度 4.组成，一般是红外，结合四大谱图，判断核壳组 成，只作为佐证 5.性能，光-紫外，荧光；电--原子力显微镜 （AFM），拉曼；磁--原子力显微镜或者专用的仪器
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。
硫酸水解微晶纤维制备纳米纤维素及其性能表征-
硫酸水解微晶纤维制备纳米纤维素及其性能表征*通过硫酸水解和超声结合的方法，把微晶纤维素制备成纳米纤维素，采用56%的硫酸把微晶纤维素在40℃水浴水解1h，再用80%的功率超声3h，制得的纳米纤维素的固含量为1.70%，粒径分布在70nm-1500nm之间，电镜照片下呈棒状。
标签：纳米纤维素；制备；粒径；形貌分析；性能表征目前，纳米纤维素的原料来源众多，可通过物理、化学、生物等多种方式制成得到[1-2]，文章中纳米纤维素是采用硫酸水解微晶纤维（MCC）的方法制成，微晶纤维素的长度大于1？滋m，它是由纤维素晶须聚集成的，纤维素晶须是纤维素在经过酸解和超声处理后不定形区断裂产生的一种棒状材料，在干燥时纤维素晶须之间的氢键会相互作用使之聚集就形成了微晶纤维素[3-6]。
采用一定量的微晶纤维素缓缓放入浓度为56%的硫酸溶液中，进行热水浴处理，直到微晶纤维刚好全部水解在硫酸中，用离心机进行离心洗涤，得到的溶液装入透析袋中透析2-3天，然后使用超声波破碎仪将纤维素颗粒变小，最后冷冻干燥得到纳米纤维素固体粉末状颗粒，对得出的样品进行粒径分析与形貌分析。
研究纳米纤维素的微观特征。
1 实验原料与仪器1.1 实验原料MCC（微晶纤维素），柱层析97%（上海金穗生物科技有限公司）；硫酸，分析纯98%（南京化学试剂有限公司）；25L蒸馏水（自制）1.2 实验仪器数显三用恒温水箱，HH-600（金坛市国旺实验仪器厂）；离心机，TDL-40B （上海安亭科学仪器厂）；超声破碎仪，BILON-500（上海比郎仪器有限公司）；冷冻干燥机，LGJ-10C（北京四环科学仪器厂）；激光粒度分析仪，Winer2005（济南微纳仪器有限公司）；电热恒温鼓风干燥箱，DHG-9523A（上海精宏实验设备有限公司）；热场发射扫描电子显微镜，JSM-7600F（日本电子株式会社）2 制备纳米纤维素步骤2.1 酸处理称取4份10gMCC，量取4份100ml的浓度为56%的浓硫酸，将MCC缓缓放入硫酸中，加入MCC的同时要不断震荡锥形瓶中的硫酸，防止MCC在里面结块，导致后面不易水解，然后进行热水浴处理，水浴温度设置为40℃，水浴时间50min-60min，直到刚好MCC全部水解。
纳米纤维材料的制备与表征
纳米纤维材料的制备与表征纳米材料是一种具有纳米级尺寸的物质，其粒径一般在1到100纳米之间。
这种材料具有巨大的表面积和高度的表面能量，因此显示出与传统材料迥然不同的性质和行为。
其中，纳米纤维材料作为一种重要的纳米材料，因其结构的独特性和多样性而受到了广泛的关注。
制备纳米纤维材料的方法众多，常见的有电纺法、溅射法、化学气相沉积法等。
其中，电纺法是一种制备纳米纤维结构材料的有效方法。
该方法利用高电压作用下的电场引力将溶液中的聚合物拉伸成细纤维，然后通过溶剂挥发使纤维固化。
该方法制备的纳米纤维材料具有较高的比表面积、优异的机械性能和优异的吸附性能，广泛应用于领域。
制备纳米纤维材料的关键是选择适当的聚合物溶液。
常见的聚合物包括聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、聚酯等。
这些聚合物具有良好的拉伸性和溶解性，能够通过电纺法制备出均匀且较细的纳米纤维。
此外，在制备过程中，还可以添加一些功能性添加剂，如无机纳米颗粒、染料等，以赋予纳米纤维材料更多的性能。
制备好的纳米纤维材料需要进行表征和分析，以了解其物理化学性质和结构特征。
常用的表征手段包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等。
这些手段能够观察材料的形貌、晶体结构和分子组成，进而研究其性能与结构之间的关系。
通过SEM观察，可以获得纳米纤维的形貌信息，包括直径、长度和分支情况等。
此外，TEM可以进一步观察纳米纤维的内部结构，研究纳米纤维的晶体结构和分子排列方式。
而FTIR可以分析纳米纤维的表面官能团和化学键信息，判断其结构和组成。
除了形貌和结构信息外，还可以通过一系列测试手段来评估纳米纤维材料的性能。
例如，可以采用气体吸附测试仪测定比表面积和孔隙度，从而评价纳米纤维材料的吸附性能。
此外，还可以利用张力仪、扩散仪等测试纳米纤维材料的力学性能和传质性能。
总之，纳米纤维材料作为一种重要的纳米材料，在制备和表征方面都有着许多挑战和机遇。
纳米材料的表征方法与技巧
纳米材料的表征方法与技巧纳米材料是一种具有特殊尺寸和结构的材料，其尺寸在纳米级别（10^-9米）范围内。
由于纳米材料具有独特的物理、化学和力学特性，因此对其进行准确的表征是非常重要的。
本文将介绍几种常用的纳米材料表征方法与技巧，以帮助读者更好地了解和研究纳米材料。
1. 扫描电镜（SEM）扫描电镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）是一种常用的表征纳米材料形貌和表面形态的方法。
SEM利用电子束照射样品，然后测量样品放出的次级电子、反射电子或散射电子，通过扫描样品的表面，获得高分辨率的表面形貌信息。
SEM能够对纳米材料进行直接观察和分析，可以得到材料的形貌、尺寸、结构以及表面粗糙度等信息。
2. 透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）是一种用于观察纳米材料内部结构的高分辨率技术。
TEM利用电子束通过样品的方式，然后测量透射电子的强度，从而获得材料的原子级别结构和晶格信息。
TEM对于研究纳米材料的晶体结构、晶粒尺寸和界面特性等方面具有很高的分辨率和灵敏度。
3. X射线衍射（XRD）X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）是一种用于分析纳米材料结晶性质的重要手段。
通过照射样品表面的X射线，通过分析和测量样品对X射线的衍射图样，可以确定样品的晶体结构、晶体相对应的晶格参数以及晶粒尺寸等信息。
XRD对于研究纳米材料的晶体结构和晶体相变等方面具有很高的准确性和可靠性。
4. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）是一种用于表征纳米材料的化学组成和官能团的方法。
通过测量样品在红外区域的吸收和散射光谱，可以确定样品中存在的化学键和官能团类型，并帮助研究者了解纳米材料的结构和表面性质。
FTIR对于研究纳米材料的化学组成、官能团修饰以及材料与其他物质之间的相互作用具有重要意义。
纳米纤维材料在过滤技术中的应用
纳米纤维材料在过滤技术中的应用纳米纤维材料是一种由纳米级纤维组成的材料，在过滤技术中具有广泛的应用。
它们的特殊结构和优异性能使得纳米纤维材料成为高效过滤的理想选择。
本文将探讨纳米纤维材料在空气过滤和水处理领域中的应用，并介绍其优势和未来发展方向。
一、纳米纤维材料在空气过滤中的应用纳米纤维材料在空气过滤中具有卓越的效果。
由于其纳米级纤维的高比表面积和细小的孔隙，纳米纤维材料可以高效地捕捉和去除空气中的细小颗粒物。
例如，在工业生产过程中产生的有害气体和粉尘可以通过纳米纤维过滤器有效地过滤掉，保护工作环境和工作人员的健康。
此外，纳米纤维材料还可以用于空气净化领域。
它们具有优异的吸附性能，可以吸附和去除空气中的有害气体和异味。
利用纳米纤维材料制成的空气净化器可以有效净化室内空气，改善人们的生活质量。
二、纳米纤维材料在水处理中的应用纳米纤维材料在水处理中也具有广泛的应用。
由于其纳米级纤维的高孔隙率和高比表面积，纳米纤维膜可以实现高效的分离和过滤，用于去除水中的悬浮物、沉积物和微生物等。
纳米纤维膜的应用可以解决传统水处理技术中存在的问题。
例如，传统的混凝沉淀方法在去除水中微小颗粒时效果有限，而纳米纤维膜可以有效地去除微小颗粒，提高水的净化效果。
此外，纳米纤维材料还具有良好的抗污染性能，可以降低膜的堵塞和污染，延长其使用寿命。
三、纳米纤维材料的优势和未来发展方向纳米纤维材料在过滤技术中的应用具有以下优势：首先，纳米纤维材料具有高比表面积和丰富的微观孔隙结构，这使得其具有出色的分离能力和过滤效率。
其次，纳米纤维材料制备工艺相对简单，可以通过电纺、溶胶凝胶等方法制备，具备可扩展性和可控性。
此外，纳米纤维材料还具有高强度、高柔软性和良好的机械性能，适用于不同的过滤环境和应用场景。
然而，纳米纤维材料在过滤技术中仍然存在一些挑战。
例如，纳米纤维的制备技术需要进一步改进，以提高材料的纯度和一致性。
此外，纳米纤维材料的成本也需要进一步降低，以促进其在工业生产中的广泛应用。
纳米材料的测试与表征
高分子纳米微球研究
沉降法粒度分析
沉降法的原理是基于颗粒在悬浮体系时，颗粒本 身重力(或所受离心力)、所受浮力和黏滞阻力三 者平衡，并且黏滞力服从斯托克斯定律
（F=6πrηv）来实施测定的，此时颗粒在悬浮体
• STM通常被认为是测量表面原子结构的工具，具 有直接测量原子间距的分辨率。 STM还可以操纵 单个原子和分子
STM像
原子操纵
原子力显微镜AFM
• 原子力显微镜(AFM)， 或者扫描力显微镜 （SFM）
• 跟所有的扫描探针显 微镜一样，AFM使用 一个极细的探针在样 品表面进行光栅扫描， 探针是位于一悬臂的 末端顶部，该悬臂可 对针尖和样品间的作 用力作出反应
原子吸收光谱法(AAS)
• 根据蒸气相中被测元素的基态原子对其原子共振 辐射的吸收强度来测定试样中被测元素的含量；
• 适合对纳米材料中痕量金属杂质离子进行定量测 定，检测限低 ，10－10－10－14 g/cm3
• 测量准确度很高 ，1%（3-5%） • 选择性好 ，不需要进行分离检测 • 分析元素范围广 ，70多种 • 不能同时进行多元素分析
• 其特点是样品使用量少，不仅可以获得样品的形 貌，颗粒大小，分布以还可以获得特定区域的元 素组成及物相结构信息
高分辨TEM
• HRTEM是观察材料微观结构的方法。不仅 可以获得晶包排列的信息，还可以确定晶 胞中原子的位置。
• 200KV的TEM点分辨率为0.2nm，1000KV 的TEM点分辨率为0.1nm。
电感耦合等离子体发射光谱法（ICP）
• ICP是利用电感耦合等离子体作为激发源，根据处于激发 态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素 进行分析的方法
多孔纳米纤维的制备与表征
2018年第17期广东化工第45卷总第379期 ·61 ·多孔纳米纤维的制备与表征马晓华，汤初阳，庄黎伟，许振良*，魏永明，杨虎，李金荣，宋振，郑安丽，郑鹤立(西陇科学股份有限公司，广东汕头515000)[摘要]纳米纤维广泛地应用于防护服，以及化工、医药产品的提纯和过滤等。
本文通过在静电纺丝溶液中添加NaHCO3，用盐酸反应去除的方法在纳米纤维上制备纳米孔，增加其比表面积等，考察了NaHCO3/PES溶液粘度等对其孔结构和比表面积的影响。
研究结果表明：所制备的纳米纤维上孔结构大分布在10~40 nm范围内，其比表面积能够达到40.6 m2•g-1；多孔纳米纤维膜的水接触角能够由126°降低到70°，并且获得的多孔纳米纤维材料具有优良的机械性能。
[关键词]静电纺丝；纳米孔；纳米纤维；碳酸氢钠[中图分类号]TQO51.8；TQO21.1 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2018)17-0061-02Preparation and Characterization of Porous Nanofibers Ma Xiaohua, Tang Chuyang, Zhuang Liwei, Xu Zhenliang*, Wei Yongming, Yang Hu, Li Jinrong, Song Zhen, Zheng Anli, Zheng Heli(Xilong Scientific Co., Ltd., Shantou 515000, China)Abstract:Nanofibers were widely applied in protective clothing, purification and filtration of chemical and pharmaceutical products. In the current work, nanoporous nanofibers were prepared by adding NaHCO3 in the electrospinning solution and removing it with hydrochloric acid to increase the specific surface area. The effects of viscosity, conductivity and surface tension of the NaHCO3/PES solution were investigated. The results showed that the pore diameter of nanoporous nanofibers is mostly distributed in the range of 10~40 nm, and its specific surface area can reach 40.6 m2•g-1. The water contact angle of the nanoporous nanofiber membrane can be reduced from 126° to 70° and the obtained nanoporous nanofiber material has excellent mechanical properties.Keywords: electrospinning；nanopore；nanofibers；sodium bicarbonate近年来，由于多孔纳米纤维材料具有密度小、比表面积大、机械强度高、质量轻等诸多优点[1]，引起了人们的广泛关注。
纳米材料的表征
原子力显微镜主要特征是不要求电导的表面, 因为 它测量的是扫描探针和它的样品表面间的相互作用 力, 包括静电的、范德华的、摩擦的、表面张力的 （毛细的）和磁力的, 因此它克服了STM方法不足并 成为它的互补。
由于仪器可以调节到所测量对象特定力有敏感作用 的范围, 故其可测量样品范围扩展到有机、无机、 生物材料及技术样品。
不同于STM, 从AFM探针所获得是每一个表面点力的 图。这力的图可解释为表面结构的反映, 是磁的、 静电的诸种力的几何图。
AFM的主要应用
纳米材料的形貌测定 生物材料研究 黏弹性材料的表面加工
二次电子就是在单电子激发过程中被入射电子轰击出来的核外电子,其信号主要来自样品 表面 5-10μm深度范围,能量较低,一般小于50 eV.
advantage
有较高的放大倍数, 20-100万倍之间连续 可调；
有很大的景深, 视野大, 成像富有立体感, 可直接观察各种试样凹凸不平表面的细 微结构；
利用XRD谱图可以推断出纳米材料的结晶度和层状结构的有序度。
D=Rλ/βcosθ 其中式中, D为粒子直径, R为Scherrer常数（0.89）, λ为入射X 光波长（0.15406 nm）, θ为衍射角（°）, β为衍射峰的半高峰 宽（rad）。
5.1.4 X射线法（XRD
1894年,德国物理学家伦琴发现了具有穿透力 的新型X射线,这是一种波长很短的电磁波,波 长是0.05～0.25nm.
1912年,德国物理学家劳厄发现了X射线通过晶 体时产生衍射现象.
1912年,小布拉格提出著名的布拉格方程. 1913年,老布拉格设计出第一台X射线分光计,
纳米材料的表征方法
纳米材料的表征及其催化效果评价方式纳米材料的表征主要目的是确定纳米材料的一些物理化学特性如形貌、尺寸、粒径、等电点、化学组成、晶型结构、禁带宽度和吸光特性等。
纳米材料催化效果评价方式主要是在光照（紫外、可见光、红外光或者太阳光）条件下纳米材料对一些污染物质（甲基橙、罗丹明B、亚甲基蓝和Cr6+等）的降解或者对一些物质的转化（用于选择性的合成过程）。
评价指标为污染物质的去除效率、物质的转化效率以及反应的一级动力学常数k的大小。
1 、结构表征XRD，ED，FT-IR, Raman，DLS2 、成份分析AAS，ICP-AES，XPS，EDS3 、形貌表征TEM，SEM，AFM4 、性质表征-光、电、磁、热、力等UV-Vis，PL，Photocurrent1. TEMTEM为透射电子显微镜，分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍，用于观察超微结构，即小于0.2微米、光学显微镜下无法看清的结构。
TEM是一种对纳米材料形貌、粒径和尺寸进行表征的常规仪器，一般纳米材料的文献中都会用到。
The morphologies of the samples were studied by a Shimadzu SSX-550 field-emission scanning electron microscopy (SEM) system, and a JEOL JEM-2010 transmission electron microscopy (TEM)[1].一般情况下，TEM还会装配High-Resolution TEM（高分辨率透射电子显微镜）、EDX（能量弥散X射线谱）和SAED（选区电子衍射）。
High-Resolution TEM用于观察纳米材料的晶面参数，推断出纳米材料的晶型；EDX一般用于分析样品里面含有的元素，以及元素所占的比率；SAED用于实现晶体样品的形貌特征与晶体学性质的原位分析。
2. SEMSEM 表示扫描电子显微镜，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构和电子结构等等。
纳米纤维素的制备【纳米纤维素的表征-制备及应用研究】
纳米纤维素的制备【纳米纤维素的表征\制备及应用研究】1、前言纤维素主要由植物的光合作用合成,是自然界取之不尽,用之不竭的可再生天然高分子,除了传统的工业应用外,任何交叉结合纳米科学、化学、物理学、材料学、生物学及仿生学等学科进一步有效地利用纤维素资源,开拓纤维素在纳米精细化工、纳米医药、纳米食晶、纳米复合材料和新能源中的应用,成为国内外科学家竞相开展的研究课题。
在纳米尺寸范围操纵纤维素分子及其超分子聚集体,设计并组装出稳定的多重花样,由此创制出具有优异功能的新纳米精细化工品、新纳米材料,成为纤维素科学的前沿领域[1]。
1.1 纳米纤维素的特性纳米纤维素是令人惊叹的生物高聚物,具有其它增强相无可比拟的特点:其一,源于光合作用,可安全返回到自然界的碳循环中去;其二,既是天然高分子,又具有非常高的强度,杨式模量和张应力比纤维素有指数级的增加,与无机纤维相近。
纳米管是迄今能生产的强度最高的纤维,纳米纤维素的强度约为碳纳米管强度的25％,有取代陶瓷和金属的潜质;其三,比表面积巨大,导致其表面能和活性的增大,产生了小尺寸、表面或界面、量子尺寸、宏观量子隧道等效应[2]。
1.2 纳米纤维素分类纳米纤维素超分子以其形貌可以分为以下3类:纳米纤维素晶体(晶须)、纳米纤维素复合物和纳米纤维素纤维。
1.2.1 纳米纤维素晶体利用强酸水解生物质纤维素,水解掉生物质纤维素分子链中的无定形区,保留结晶区的完整结构,可以制得纳米微晶纤维素。
这种晶体长度为10nm～1μm,而横截面尺寸只有5～20nm,长径比约为1～100,并具有较高的强度。
若再进一步对纳米微晶纤维素进行强酸水解处理或高强度超声处理,将会得到形态尺寸更加精细的纤维素纳米晶须[3],纳米晶须具有比纳米微晶纤维素更高的比表面积和结晶度,使其在对聚合物增强方面可发挥出更大的作用。
1.2.2 纳米纤维素复合物纳米尺寸的纤维素用于复合物性能增强,归因于纳米纤维索高的杨氏模量和微纤丝的均匀分布。
纳米材料 过滤方法
纳米材料过滤方法一、引言纳米材料是指具有纳米级尺寸的材料，具有独特的物理、化学和生物性质。
由于其特殊的结构和性质，纳米材料在许多领域具有广泛的应用前景，例如能源存储、环境治理、生物医学等。
然而，纳米材料的制备过程中常常伴随着一些杂质的产生，这些杂质会对材料的性能和应用产生不利影响。
因此，开发高效的纳米材料过滤方法对于材料的纯化和应用具有重要意义。
二、常见的纳米材料过滤方法1. 纳米材料的机械过滤机械过滤是最常见的纳米材料过滤方法之一。
通过利用滤膜的孔隙大小选择性地分离纳米材料和杂质。
常用的滤膜材料有陶瓷膜、聚合物膜等。
机械过滤方法具有操作简单、成本低廉的优点，但是对于一些尺寸较小的纳米材料，孔隙大小的控制和滤膜的稳定性仍然是一个挑战。
2. 纳米材料的电化学过滤电化学过滤是利用电场对纳米材料进行筛选和分离的一种方法。
通过在两个电极之间施加电场，纳米材料可以在电场的作用下向受电极迁移，从而实现纳米材料的分离。
电化学过滤方法具有分离效率高、可控性强的特点，但是需要较高的电压和较长的处理时间。
3. 纳米材料的超滤过滤超滤过滤是利用孔隙直径在10-100纳米之间的滤膜对纳米材料进行分离的方法。
超滤膜通常由聚合物或陶瓷材料构成，具有良好的孔隙控制性能。
通过调节超滤膜的孔隙大小，可以实现对纳米材料的高效分离。
超滤过滤方法具有操作简便、分离效果好的优点，但是对于一些粘度较高的纳米材料，膜的堵塞问题仍然需要解决。
4. 纳米材料的溶胶凝胶过滤溶胶凝胶过滤是利用溶胶凝胶材料对纳米材料进行分离的一种方法。
溶胶凝胶材料具有高比表面积和多孔性的特点，可以通过吸附和扩散作用对纳米材料进行选择性分离。
溶胶凝胶过滤方法具有分离效率高、操作简单的优点，但是溶胶凝胶的制备和再生仍然需要进一步研究。
5. 纳米材料的磁性过滤磁性过滤是利用纳米材料本身的磁性对其进行分离的一种方法。
通过在纳米材料表面修饰磁性功能基团，可以实现对纳米材料的选择性吸附和分离。
纳米技术 空气过滤用纳米纤维滤材 第1部分 技术要求-最新国标
目录1 范围 (3)2 规范性引用文件 (3)3 术语和定义 (3)4 技术要求 (5)5 试验方法 (8)6 采样 (11)7 检验规则 (11)8 包装、标识、贮存、运输和使用 (12)附录A (14)附录B (16)附录C (16)附录D (19)纳米技术空气过滤用纳米纤维滤材第1部分技术要求1 范围本文件规定了空气过滤用纳米纤维滤材的术语和定义、技术要求、取样、检验规则、包装、标识、贮存和运输。
本文件适用于用静电纺丝方法生产的聚合物空气过滤用纳米纤维滤材的特性及其测量方法。
其他工艺制备的空气过滤用纳米纤维滤材可参照执行。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 30544.1-2015 纳米技术-术语-第1部分：核心术语GB/T 32269-2015 纳米科技纳米物体的术语和定义纳米颗粒、纳米纤维和纳米片GB/T 36422-2018 化学纤维微观形貌及直径的测定扫描电镜法GB/T 14295-2019 空气过滤器国家标准GB/T 13554-2020 高效空气过滤器GB/T 6165-2021 高效空气过滤器性能试验方法GB/T 5453-1997 纺织品织物透气性试验方法GB/T 38019-2019 工业用过滤布粉尘过滤性能测试方法GB/T 24120-2009 纺织品抗乙醇水溶液性能的测定GB/T 19977-2014 纺织品拒油性抗碳氢化合物试验SN/T 3778-2014纺织品挥发性有机化合物释放量试验方法小型释放舱法GB/T16886.5 医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验GB/T16886.10 医疗器械生物学评价第10部分：刺激与皮肤致敏试验3 术语和定义以上规范性引用文件界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1纳米纤维nanofiber两个维度外部尺寸相近且处于纳米尺度，剩余一个维度外部尺寸明显大于其他两个维度尺寸的纳米物体。
纳米纤维材料的制备和表征技术
纳米纤维材料的制备和表征技术纳米纤维材料（nanofiber materials）具有超细纤维结构和巨大的比表面积，被广泛应用于过滤、吸附、传感、医疗、能源等领域。
制备和表征纳米纤维材料的技术是实现纳米纤维材料应用的基础，本文将介绍常见的纳米纤维材料制备技术和表征方法。
纳米纤维材料的制备技术有多种，其中最常见且成熟的方法是静电纺丝（electrospinning）技术。
静电纺丝是一种利用高压电场将聚合物溶液或熔体从尖端喷出，形成纳米级连续纤维的方法。
这种方法制备的纳米纤维具有连续性、纤维直径可调、制备工艺简单等优点。
静电纺丝制备纳米纤维的关键是选择合适的聚合物溶液、调整电场参数和纺丝条件。
此外，还有其他方法如喷雾旋转真空沉积法、力臂纺丝法等也可以用于制备纳米纤维材料。
制备纳米纤维材料后，需要进行其表征以评估其性能。
纳米纤维材料的表征通常包括形貌、微观结构、化学成分和物理性能等方面的分析。
形貌观察可以通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）来实现，这些显微镜能够提供纳米级别的分辨率。
SEM可以显示纳米纤维的表面形貌以及纤维间的空隙结构，而TEM可以提供关于纳米纤维内部结构的更详细信息。
除了形貌观察外，纳米纤维材料的微观结构和化学成分分析也是十分重要的表征内容。
X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）是常用的分析方法。
XRD可以确定纳米纤维材料的结晶性质，而FTIR可以确定纳米纤维材料中的化学成分和官能团。
此外，物理性能的表征对于纳米纤维材料的实际应用也非常重要。
纳米纤维材料的力学性能通常通过拉伸测试来评估，这需要使用纳米拉伸仪等设备。
纳米纤维材料的热性能可以通过热重分析（TGA）和差示扫描量热分析（DSC）来研究，这些方法可以测量纳米纤维材料在不同温度下的质量损失和热反应。
最后，纳米纤维材料的应用需要考虑材料的表面性质。
表面性质的表征主要包括表面形貌、表面能和表面化学组成等方面的研究。
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纳米纤维由于通常在宏观上表现为膜或毛毡等形态，因此是最容易被直接应用的一种纳米材料。
静电纺丝就是迄今为止最为直接有效的制备纳米纤维工艺。
静电纺丝过程是指通过电场对聚合物的溶液或者熔体液滴施加高压静电力，当电场力克服了溶液或熔体液滴的表面张力时，液滴沿着电场力方向变形，最终形成喷射流，喷射流在空中发生鞭动和劈裂效应并固化成纤维，最终在电极上无规沉积形成纤维膜。
关于静电纺丝工艺的专利最早发表于19世纪末，但在当时并没有引起人们的足够重视。
直到1990年左右，在全世界兴起的纳米科学研究热潮中，静电纺丝作为一种方便、快捷制备纳米纤维材料的方法引起了科学家的浓厚兴趣。
至今，在20多年的时间里，关于静电纺丝的的学术论文和专利成果数量逐年递增，研究内容也从起初的可行性探索扩展到制备工艺、纤维性能、纤维功能化、理论研究等各个方面。
所得到的纳米纤维由于具备了传统材料不具有的优良特性，因此在很多领域的得到了应用，比如药物控释、组织工程支架、创伤敷料、传感器、隔离膜、过滤材料等。
其中，利用静电纺丝工艺制备的过滤材料已经在国外产业化，并广泛应用于各个领域，性能大大优于传统过滤材料。
尽管如此，我们认为现有的纳米纤维过滤材料是纳米纤维性能优越性的一个例证。
但是关于纳米纤维过滤材料的研究还不够，并且缺乏理论指导。
片面的研究就如同盲人摸象，最终结果不仅不能提高现有产品的性能，反而增加了制备和原料的成本，使得整个纳米纤维过滤材料产业陷入低谷。
在纳米材料的研究中，结构与性能的关系是永恒的主题。
其前提是要有一套科学可靠的研究方法和分析表征技术。
现在，仪器表征手段非常先进，但是使用在纳米纤维材料上仍然具有很多局限性。
首先，例如，扫描电镜是观察材料表面微观形貌的通用方法。
几乎所有对电纺丝纳米纤维的研究都使用扫描电镜作为最主要甚至是唯一的表面结构表征方法。
然而，扫描电镜在微观形貌观察时的局限性主要体现在其本身电子束二次成像原理导致的对表面形态的错误的反映。
在百纳米尺度的表面上，底部带有直角的矩形沟槽往往被反射的电子束呈现为圆弧形凹槽。
这就掩盖了材料的一个重要结构特征，使得多种不同结构的材料在扫描电镜下观察得到了类似的结果。
在过滤材料中，往往需要将纤维制备成异形纤维（截面非圆形），以便提高其过滤效率或者降低流动阻力。
以往熔喷过滤纤维的尺度在10微米左右，其异形结构基本可以被扫描电镜真实反应。
但是到了百纳米尺度，这一结构细节就很可能因为测试方法的不足而被掩盖。
结果就是没有研究出材料性能差异的根本原因，并很可能把这种差异主观的归结到其他因素上。
第二，对纳米纤维强度和模量仍然没有建立起公认的表征方法。
似乎过滤材料并不是像碳纤维那样作为结构材料使用，但是滤材在工作环境中往往受到很大的交变应力作用，不同材料或同种材料在不同温度环境下使用时，会产生不同的形变，导致最终过滤材料的孔隙尺度并不是我们在静态条件下所观察测量得到的。
虽然我们可以用DSC测材料的Tg，用DMA测材料的动态力
学性能G’和G’’，并预测使用时的形变量，但是我们仍然无法得知实际使用中的孔隙变化的真实情况。
这也是现有表征方法无法得到的结果。
第三，现有纳米纤维过滤材料的研究往往只注意纤维直径、孔隙率、孔径等因素对过滤效率的影响。
但是，是否还有其他因素？如何测量其影响？我们认为至少有一个因素现在还没有被研究，那就是表面电荷。
优异的过滤材料往往利用高分子材料的驻极体特性使其带电，以增加对被过滤粒子的吸附。
静电纺丝工艺中电场力不仅产生纳米纤维，同时也使纳米纤维本身带有大量电荷。
在纳米尺度上，静电吸附更加不可忽略。
因此需要有科学的表征方法建立纳米纤维的电荷密度与过滤效率的关系。
此外，还有很多问题需要依靠科学的表征技术实现。
比如，在血液过滤中，滤材的生物安全性、血液相容性等至今还没有准确的评价标准；在生物环境中使用时，滤材与生物组织之间的界面几乎不能区分，无法表征过滤效果；在多种材料的共混纺丝中，因为相分离所表现出的纤维局部组成的区别也无法测定。
这些都可能影响过滤效果。
在科学的研究方法中，通常是在建立联系，但是如果建立了不存在的联系，无异于迷信。
因此需要更多工作通过表征方法的创新列举出所有影响素，并建立对该因素的表征标准，以便满足纳米纤维过滤材料的研究需要。
来源:静电纺丝行业期刊。