纳米材料是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米数量级(1~100 nm),或由纳米结构单元组成的具有特殊性质的材料,被誉为“21世纪较重要的战略性高技术材料之一”。由于结构上的特殊性和处于热力学上较不稳定的状态,纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、**尺寸效应和宏观**隧道效应等特殊性能,以及传统材料不具备的诸多物理化学性能,如高化学活性、强吸附性、特殊催化性、特殊光学性能、特殊电磁性能、储氢性能等,因而被广泛应用于医学、制造业、材料、通信、生物、环境、能源、食品等领域。
表征与测试技术是科学鉴别纳米材料、认识其多样化结构、评价其特殊性能的根本途径。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、化学组成、晶型结构、禁带宽度和吸光特性等。
纳米材料的表征可以分为以下几个部分:
(1)形貌表征:TEM,SEM,AFM;
(2)成份分析:AAS,ICP-AES,XPS,EDS;
(3)结构表征:XRD,ED,FT-IR,Raman,DLS;
(4)性质表征-光、电、磁、热、力等:UV-Vis,PL,Photocurrent。
下面介绍一些常用的测试手段。
扫描电子显微镜(SEM)
SEM主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态,即用较狭窄的电子束去扫描样品,通过电子束与样品的相互作用产生各种效应,其中主要是样品的二次电子发射。二次电子能够产生样品表面放大的形貌像,这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的,即使用逐点成像的方法获得放大像。
SEM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。SEM也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。此外,SEM一般会装配EDS,用于分析材料的元素成分及所占比率。