纳米材料的表征方法 ppt课件

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扫描隧道显微镜(STM)
扫描隧道显微
镜工作原理示
意图
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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.
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STM的优点
它有原子量级的极高分辨率(横向可达0.1nm，纵向可达 0.01nm),即能直接观察到单原子层表面的局部结构 。 比如表 面缺陷、表面吸附体的形态和位置等.
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纳米材料表征手段
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
拉曼光谱是碳材料分析与表征的最好工具之一 。
Raman 特征频率
Raman 谱峰的改变
Raman 偏振峰
材料的组成 加压/拉伸状态 晶体的对称性和取向
Raman 峰宽
晶体的质量
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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）。
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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.
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Raman光谱可获得的信息
纳米材料的表征方法
向利
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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
1935年卡奴提出了SEM的工作原理
1942年制造出了世界上第一台SEM
现代的SEM是剑桥大学欧特利与学生在19481965年间研究成果.
SEM显示各种图象的依据是电子与物体的相互 作用.
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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
生物材料研 究
黏弹性材料 的表面加工
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X射线衍射法（XRD）
XRD是鉴定物质晶相的有效手段。 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。 利用XRD图结合Debye-scherrer公式，又衍射
峰的半高宽计算对应晶面方向上的平均粒径 D=Rλ/βcosθ
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
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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。
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扫描电子显微镜(SEM)
SEM是一种多功能的电子显微镜分析仪器.
STM能够给出表面的三维图像 STM可在不同的环境条件下工作,包括真空、大气、低温,甚至
样品可浸在水中或电解液中,所以适用于研究环境因素对样品表 面的影响. 可研究纳米薄膜的分子结构.
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原子力显微镜AFM
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AFM的主要应用
纳米材料的 形貌测定