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纳米材料的测试与表征

纳米材料的测试与表征
纳米材料的测试与表征

报告

课程名称纳米科学与技术专业班级电气1241

姓名张伟

学号32

电气与信息学院

和谐勤奋求是创新

纳米材料的测试与表征

摘要:介绍了纳米材料的特性及测试与表征。综合使用各种不同的分析和表征方法,可对纳米材料的结构和性能进行有效研究。

关键词:测试技术;表征方法;纳米材料

引言

纳米材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性,被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中,具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。纳米材料的化学组成及其结构是决定其性能和应用的关键因素,而要探讨纳米材料的结构与性能之间的关系,就必须对其在原子尺度和纳米尺度上进行表征。其重要的微观特征包括:晶粒尺寸及其分布和形貌、晶界及相界面的本质和形貌、晶体的完整性和晶间缺陷的性质、跨晶粒和跨晶界的成分分布、微晶及晶界中杂质的剖析等。如果是层状纳米结构,则要表征的重要特征还有:界面的厚度和凝聚力、跨面的成分分布、缺陷的性质等。总之,通过对纳米材料的结构特性的研究,可为解释材料结构与性能的关系提供实验依据。

纳米材料尺度的测量包括:纳米粒子的粒径、形貌、分散状况以及物相和晶体结构的测量;纳米线、纳米管的直径、长度以及端面结构的测量和纳米薄膜厚度、纳米尺度的多层膜的层厚度的测量等。适合纳米材料尺度测量与性能表征的仪器主要有:电子显微镜、场离子显微镜、扫描探测显微镜Χ光衍射仪和激光粒径仪等。

紫外和可见光谱是纳米材料谱学分析的基本手段,分为吸收光谱、发射光谱和荧光光谱。吸收光谱主要用于监测胶体纳米微粒形成过程;发射光谱主要用于对纳米半导体发光性质的表征,荧光光谱则主要用来对纳米材料特别是纳米发光材料的荧光性质进行表征。红外和喇曼光谱的强度分别依赖于振动分子的偶极矩变化和极化率的变化,因而,可用于揭示纳米材料中的空位、间隙原子、位错、晶界和相界等方面的信息。纳米材料中的晶界结构比较复杂,与材料的成分、键合类型、制备方法、成型条件以及热处理过程等因素均有密切的关系。喇曼频移与物质分子的转动和振动能级有关,不同的物质产生不同的喇曼频移。喇曼频率特征可提供有价值的结构信息,利用喇曼光谱可以对纳米材料进行分子结构、键态特征分析和定性鉴定等。喇曼光谱具有灵敏度高、不破坏样品、方便快速等优点,是研究纳米材料,特别是低维纳米材料的首选方法。

目前对纳米微观结构的分析表征手段主要有扫描探针显微技术,它包括扫描隧道电子显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等。利用探针与样品的不同相互作用,在纳米级至原子级水平上研究物质表面的原子和分子的几何结构及与电子行为有关的物理、化学性质。例如用STM不仅可以观察到纳米材料表面的原子或电子结构,还可以观察表面存在的原子台阶、平台、坑、丘等结构缺陷。高分辨电子显微镜用来观察位错、孪晶、晶界、位错网络等缺陷,核磁共振技术可以用来研究氧缺位的分布、原子的配位情况、运动过程以及电子密度的变化;用核磁共振技术可以研究未成键电子数、悬挂键的类型、数量以及键的结构特征等。

测试技术的发展

纳米测试技术的研究大致分为三个方面:一是创造新的纳米测量技术,建立新理论、新方法;二是对现有纳米测量技术进行改造、升级、完善,使它们能适应纳米测量的需要;三是多种不同的纳米测量技术有机结合、取长补短,使之能适应纳米科学技术研究的需要。纳米测试技术是多种技术的综合,如何将测试技术与控制技术相融合,将探测、定位、测量、控制、信号处理等系统结合在一起构成一个大系统,开发、设计、制造出实用新型的纳米测量系统,是亟待解决的问题,也是今后发展的方向。随着纳米材料科学的发展和纳米制备技术的进步,将需要更新的测试技术和手段来表征、评价纳米粒子的粒径、形貌、分散和团聚

状况;分析纳米材料表面、界面性质等。因此,纳米材料表征技术的进步,必将推动纳米材料科学不断向前发展。

纳米材料学教案

《纳米材料》教学大纲 一、课程基本信息 课程编号:2 中文名称:纳米材料 英文名称:Nano-materials 适用专业:化学工程与工艺 课程类别:专业选修课 开课时间:第5学期 总学时:32 总学分:2 二、课程简介(字数控制在250以内) 《纳米材料》是化学工程与工艺专业的一门专业选修课,本课程系统地讲授各类纳米材料的概念、制备方法、结构和性能特征以及表征技术和方法,在此基础上,对其发展前景进行了展望。通过本课程的学习,引导大学生对纳米科学和技术进行认知与了解,帮助他们掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状以及未来发展前景,从而启迪大学生的创新思维,拓宽其科学视野,培养他们对纳米科技的学习兴趣。 三、相关课程的衔接 与相关课程的前后续关系。 预修课程(编号):高等数学B1(210102000913)、高等数学B2(210102000713)、物理化学A1(2)、物理化学A2(2),无机化学(A1)(2)、无机化学(A2)(2)。 并修课程(编号):无特别要求 四、教学的目的、要求与方法 (一)教学目的 通过本课程的学习,引导大学生对纳米科学和技术进行认知与了解,帮助他们掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状以及未来发展前景,从而启迪大学生的创新思维,拓宽其科学视野,培养他们对纳米科技的学习兴趣。 (二)教学要求 掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状,对未来发展前景有一定的认识。

(三)教学方法 本课程遵循科学性、系统性、循序渐进、少而精和理论联系实际的教学原则,结合最新的研究成果着重讲述有关纳米材料的基本理论、理论知识的应用。本课程以课堂讲授教学为主,教学环节还包括学生课前预习、课后复习,习题,答疑、期末考试等。 五、教学内容(实验内容)及学时分配 (1学时) 第一章绪论(2学时) 1、教学内容 1.1纳米科技的基本内涵 1.2纳米科技的研究意义 1.3纳米材料的研究历史 1.4纳米材料的研究范畴 1.5纳米化的机遇与挑战 2、本章的重点和难点 本章重点是纳米科技与纳米材料的基本概念。 第二章纳米材料的基本效应(2学时) 1、教学内容 2.1 小尺寸效应 2.2 表面效应 2.3 量子尺寸效应 2.4宏观量子隧道效应 2.5 库仑堵塞与量子隧穿效应 2.6 介电限域效应 2.7 量子限域效应 2.8 应用实例 2、本章的重点和难点 重点:纳米材料的表面效应、小尺寸效应及量子尺寸效应。难点:宏观量子隧道效应。 第三章零维纳米结构单元(4学时) 1、教学内容 3.1 原子团簇

纳米材料的测试与表征

纳米材料的测试与表征 目录 一、纳米材料分析的特点 二、纳米材料的成分分析 三、纳米材料的结构分析 四、纳米材料的形貌分析 一、纳米材料分析的特点 纳米材料具有许多优良的特性诸如高比表面、高电导、高硬度、高磁化率等; 纳米科学和技术是在纳米尺度上(0.1nm~100nm之间)研究物质(包括原子、分子)的特性和相互作用,并利用这些特性的多学科的高科技。 纳米科学大体包括纳米电子学、纳米机械学、纳米材料学、纳米生物学、纳米光学、纳米化学等领域。 纳米材料分析的意义 纳米技术与纳米材料属于高技术领域,许多研究人员及相关人员对纳米材料还不是很熟悉,尤其是对如何分析和表征纳米材料,获得纳米材料的一些特征信息。 主要从纳米材料的成分分析,形貌分析,粒度分析,结构分析以及表面界面分析等几个方面进行了检测分析。 通过纳米材料的研究案例来说明这些现代技术和分析方法在纳米材料表征上的具体应用。 二、纳米材料的成分分析 ●成分分析的重要性 ?纳米材料的光电声热磁等物理性能与组成纳米材料的化学成分和结构具有密切关 系 ?TiO2纳米光催化剂掺杂C、N ?纳米发光材料中的杂质种类和浓度还可能对发光器件的性能产生影响据报;如通过 在ZnS中掺杂不同的离子可调节在可见区域的各种颜色。 ?因此确定纳米材料的元素组成测定纳米材料中杂质种类和浓度是纳米材料分析的 重要内容之一。 ●成分分析类型和范围 ?纳米材料成分分析按照分析对象和要求可以分为微量样品分析和痕量成分分 析两种类型; ?纳米材料的成分分析方法按照分析的目的不同又分为体相元素成分分析、表面 成分分析和微区成分分析等方法; ?为达此目的纳米材料成分分析按照分析手段不同又分为光谱分析、质谱分析、 能谱分析 ●纳米材料成分分析种类 ?光谱分析:主要包括火焰和电热原子吸收光谱AAS,电感耦合等离子体原

纳米材料研究及检测.

纳米材料研究及检测 【摘要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地 概述了纳米技术,纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用,并展望了纳米材料的应用前景。本文以纳米材料为主要研究对象,阐述了其分析使用的分析方法。 【关键词】纳米技术;纳米材料;结构;性能;分析方法;表征 前言 纳米材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性,被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中,具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。纳米科技是未来高科技的基础, 而适合纳米科技研究的仪器分析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。因此, 纳米材料的分析和表征对纳米材料和纳米科技发展具有重要的意义 和作用。 分析科学是人类知识宝库中最重要、最活跃的领域之一, 它不仅是研究的对象, 而且又是观察和探索世界特别是微观世界的重要手段。随着纳米材料科学技术的发展, 要求改进和发展新分析方法、新分析技术和新概念, 提高其灵敏度、准确度和可靠性, 从中提取更多信息, 提高测试质量、效率和经济性。 纳米材料主要性质有:小尺寸效应[、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。目前表征纳米材料的技术很多,采用各种不同的测量信号形成了各种不同的材料分析方法,大体可以分为以下

几种方法。 1.纳米科学和技术 1.1 纳米科技的定义 纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技,是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内,研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。其涵义是人类在纳米尺寸(10-9--10-7m)范围内认识和改造自然,最终目标是通过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。纳米科技是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的,是一门基础研究与应用研究紧密联系的新兴科学技术。其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。 1.2 纳米科技的内容 纳米科技主要包含:纳米物理学;纳米电子学;纳米材料学;纳米机械学;纳米生物学;纳米显微学;纳米计量学;纳米制造学…… 1.3 纳米科技的内涵 第一:纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是:在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关,它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。现在已不能将纳米科技划归任何一个传统学科。如果将纳米科技与传统学科相结合,可产生众多的新的学科领域,并派生出许多新

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,DLS 2 、成份分析 AAS,ICP-AES,XPS,EDS 3 、形貌表征 TEM,SEM,AFM 4 、性质表征-光、电、磁、热、力等 … UV-Vis,PL,Photocurrent

1. TEM TEM为透射电子显微镜,分辨率为~,放大倍数为几万~百万倍,用于观察超微结构,即小于微米、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。

纳米材料的测试与表征

报告 课程名称纳米科学与技术专业班级电气1241 姓名张伟 学号32 电气与信息学院 和谐勤奋求是创新

纳米材料的测试与表征 摘要:介绍了纳米材料的特性及测试与表征。综合使用各种不同的分析和表征方法,可对纳米材料的结构和性能进行有效研究。 关键词:测试技术;表征方法;纳米材料 引言 纳米材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性,被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中,具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。纳米材料的化学组成及其结构是决定其性能和应用的关键因素,而要探讨纳米材料的结构与性能之间的关系,就必须对其在原子尺度和纳米尺度上进行表征。其重要的微观特征包括:晶粒尺寸及其分布和形貌、晶界及相界面的本质和形貌、晶体的完整性和晶间缺陷的性质、跨晶粒和跨晶界的成分分布、微晶及晶界中杂质的剖析等。如果是层状纳米结构,则要表征的重要特征还有:界面的厚度和凝聚力、跨面的成分分布、缺陷的性质等。总之,通过对纳米材料的结构特性的研究,可为解释材料结构与性能的关系提供实验依据。 纳米材料尺度的测量包括:纳米粒子的粒径、形貌、分散状况以及物相和晶体结构的测量;纳米线、纳米管的直径、长度以及端面结构的测量和纳米薄膜厚度、纳米尺度的多层膜的层厚度的测量等。适合纳米材料尺度测量与性能表征的仪器主要有:电子显微镜、场离子显微镜、扫描探测显微镜Χ光衍射仪和激光粒径仪等。 紫外和可见光谱是纳米材料谱学分析的基本手段,分为吸收光谱、发射光谱和荧光光谱。吸收光谱主要用于监测胶体纳米微粒形成过程;发射光谱主要用于对纳米半导体发光性质的表征,荧光光谱则主要用来对纳米材料特别是纳米发光材料的荧光性质进行表征。红外和喇曼光谱的强度分别依赖于振动分子的偶极矩变化和极化率的变化,因而,可用于揭示纳米材料中的空位、间隙原子、位错、晶界和相界等方面的信息。纳米材料中的晶界结构比较复杂,与材料的成分、键合类型、制备方法、成型条件以及热处理过程等因素均有密切的关系。喇曼频移与物质分子的转动和振动能级有关,不同的物质产生不同的喇曼频移。喇曼频率特征可提供有价值的结构信息,利用喇曼光谱可以对纳米材料进行分子结构、键态特征分析和定性鉴定等。喇曼光谱具有灵敏度高、不破坏样品、方便快速等优点,是研究纳米材料,特别是低维纳米材料的首选方法。 目前对纳米微观结构的分析表征手段主要有扫描探针显微技术,它包括扫描隧道电子显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等。利用探针与样品的不同相互作用,在纳米级至原子级水平上研究物质表面的原子和分子的几何结构及与电子行为有关的物理、化学性质。例如用STM不仅可以观察到纳米材料表面的原子或电子结构,还可以观察表面存在的原子台阶、平台、坑、丘等结构缺陷。高分辨电子显微镜用来观察位错、孪晶、晶界、位错网络等缺陷,核磁共振技术可以用来研究氧缺位的分布、原子的配位情况、运动过程以及电子密度的变化;用核磁共振技术可以研究未成键电子数、悬挂键的类型、数量以及键的结构特征等。 测试技术的发展 纳米测试技术的研究大致分为三个方面:一是创造新的纳米测量技术,建立新理论、新方法;二是对现有纳米测量技术进行改造、升级、完善,使它们能适应纳米测量的需要;三是多种不同的纳米测量技术有机结合、取长补短,使之能适应纳米科学技术研究的需要。纳米测试技术是多种技术的综合,如何将测试技术与控制技术相融合,将探测、定位、测量、控制、信号处理等系统结合在一起构成一个大系统,开发、设计、制造出实用新型的纳米测量系统,是亟待解决的问题,也是今后发展的方向。随着纳米材料科学的发展和纳米制备技术的进步,将需要更新的测试技术和手段来表征、评价纳米粒子的粒径、形貌、分散和团聚

物理在纳米材料测试表征中的应用讲解

物理在纳米材料测试表征中的应用 摘要:介绍了纳米材料的特性及一般的测试表征技术,主要从纳米材料的形貌分析,成分分析以及结构分析入手,介绍了扫描电子显微镜,透射电子显微镜,X 射线衍射,X射线荧光光谱分析,能谱分析等分析测试技术的工作原理及其在纳米粒子结构和性能分析上的应用和进展。 关键词:纳米材料;测试技术;表征方法 Abstract:The characterization and testing of nano-materials was described. Depend on the morphology, component and structure of nano-materials, the mechanism and applications of scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectroscopy, energy dispersive x-ray spectroscope (EDS) technology was presented. Further, the application and development of those technologies were described. Keyword: nano-materials; testing technology; characterization 0. 前言 分析科学是人类知识宝库中最重要、最活跃的领域之一,它不仅是研究的对象,而且又是观察和探索世界特别是微观世界的重要手段[ 1 ]。随着纳米材料科学技术的发展,要求改进和发展新分析方法、新分析技术和新概念,提高其灵敏度、准确度和可靠性,从中提取更多信息,提高测试质量、效率和经济性[ 2 ]。纳米科学和技术是在纳米尺度上(0. 1~100nm)研究物质(包括原子、分子)的特性及其相互作用, 并且对这些特性加以利用的多学科的高科技。纳米科技是未来高技的基础,而适合纳米科技研究的仪器分析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。因此,纳米材料的分析和表征对纳米材料和纳米科技发展具有重要的意义和作用[ 3 ]。 1. 纳米材料的形貌分析 1.1 形貌分析的重要性

材料的表征方法总结

2.3.1 X 一射线衍射物相分析 粉末X 射线衍射法,除了用于对固体样品进行物相分析外,还可用来测定晶体 结构的晶胞参数、点阵型式及简单结构的原子坐标。X 射线衍射分析用于物相分析 的原理是:由各衍射峰的角度位置所确定的晶面间距d 以及它们的相对强度Ilh 是物 质的固有特征。而每种物质都有特定的晶胞尺寸和晶体结构,这些又都与衍射强 度和衍射角有着对应关系,因此,可以根据衍射数据来鉴别晶体结构。此外,依 据XRD 衍射图,利用Schercr 公式: θ λθβcos )2(L K = 式中p 为衍射峰的半高宽所对应的弧度值;K 为形态常数,可取0.94或0.89;为X 射线波长,当使用铜靶时,又1.54187 A; L 为粒度大小或一致衍射晶畴大小;e 为 布拉格衍射角。用衍射峰的半高宽FWHM 和位置(2a)可以计算纳米粒子的粒径, 由X 一射线衍射法测定的是粒子的晶粒度。样品的X 一射线衍射物相分析采用日本理 学D/max-rA 型X 射线粉末衍射仪,实验采用CuKa 1靶,石墨单色器,X 射线管电压 20 kV ,电流40 mA ,扫描速度0.01 0 (2θ) /4 s ,大角衍射扫描范围5 0-80 0,小角衍 射扫描范围0 0-5 0o 2.3.2热分析表征 热分析技术应用于固体催化剂方面的研究,主要是利用热分析跟踪氧化物制 备过程中的重量变化、热变化和状态变化。本论文采用的热分析技术是在氧化物 分析中常用的示差扫描热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)和热重法 ( Thermogravimetry, TG ),简称为DSC-TG 法。采用STA-449C 型综合热分析仪(德 国耐驰)进行热分析,N2保护器。升温速率为10 0C.1 min - . 2.3.3扫描隧道显微镜 扫描隧道显微镜有原子量级的高分辨率,其平行和垂直于表面方向的分辨率 分别为0.1 nm 和0.01nm ,即能够分辨出单个原子,因此可直接观察晶体表面的近原 子像;其次是能得到表面的三维图像,可用于测量具有周期性或不具备周期性的 表面结构。通过探针可以操纵和移动单个分子或原子,按照人们的意愿排布分子 和原子,以及实现对表面进行纳米尺度的微加工,同时,在测量样品表面形貌时, 可以得到表面的扫描隧道谱,用以研究表面电子结构。测试样品的制备:将所制 的纳米Fe203粉末分散在乙醇溶液中,超声分散30 min 得红色悬浊液,用滴管吸取 悬浊液滴在微栅膜上,干燥,在离子溅射仪上喷金处理。采用JSM-6700E 场发射扫 描电子显微镜旧本理学),JSM-6700E 场发射扫描电子显微镜分析样品形貌和粒 径,加速电压为5.0 kV o 2.3.4透射电子显微镜 透射电镜可用于观测微粒的尺寸、形态、粒径大小、分布状况、粒径分布范 围等,并用统计平均方法计算粒径,一般的电镜观察的是产物粒子的颗粒度而不 是晶粒度。高分辨电子显微镜(HRTEM)可直接观察微晶结构,尤其是为界面原 子结构分析提供了有效手段,它可以观察到微小颗粒的固体外观,根据晶体形貌 和相应的衍射花样、高分辨像可以研究晶体的生长方向。测试样品的制备同SEM 样品。本研究采用 JEM-3010E 高分辨透射电子显微镜(日本理学)分析晶体结构, 加速电压为200 kV o 2.3.5 X 射线能量弥散谱仪 每一种元素都有它自己的特征X 射线,根据特征X 射线的波长和强度就能得

纳米材料的表征与测试技术

纳米材料的表征与测试技术 作者:马翔(08级理学院材料化学系学生081132班) 摘要 虽然许多研究人员已经涉足纳米技术这个领域的工作,但还有很多研究人员以及相关产业的从业人员刘一纳米材料还不是很熟悉,尤其是如何分析和表征纳米材料,如何获得纳米材料的一此特征信息。该文对纳米材料的一此常用分析和表征技术做了概括。主要从纳米材料的成分分析、形貌分析、粒度分析、结构分析以及表面界面分析等几个方而进行了简要阐述。 关键词:纳米材料;表征;测试技术 1纳米材料的表征方法 纳米材料的表征主要包括: 1化学成分; 2纳米粒子的粒径、形貌、分散状况以及物相和晶体结构; 3纳米粒子的表面分析。 1. 1化学成分表征 化学成分是决定纳米粒子及其制品性能的最基本因素。常用的仪器分析法主要是利用各种化学成分的特征谱线,如采用X射线荧光分析和电子探针微区分析法可对纳米材料的整体及微区的化学组成进行测定。而且还可以与扫描电子显微镜SEM配合,使之既能利用探测从样品上发出的特征X 射线来进行元素分析,又可以利用二次电子、背散射电子、吸收电子信号等观察样品的形貌图像。即可以根据扫描图像边观察边分析成分,把样品的形貌和所对应微区的成分有机的联系起来,进一步揭示图像的本质。此外,还可以采用原子l发射光谱AES、原子吸收光谱AAS对纳米材料的化学成分进行定性、定量分析;采用X射线光电子能谱法XPS可分析纳米材料的表一面化学组成、原子价态、表面形貌、表面微细结构状态及表面能态分布等。 1.2纳米徽粒的衰面分析 (1)扫描探针显徽技术SPM 扫描探针显徽技术SPM以扫描隧道电子显微镜STM ,原子力显徽镜AFM、扫描力显微镜SFM 、弹道电子发射显徽镜BEEM、扫描近场光学显微镜SNOM等新型系列扫描探针显徽镜为主要实验技术,利用探针与样品的不同相互作用,在纳米级乃至原子级的水平 上研究物质表面的原子和分子的几何结构及与电子行为有关的物理、化学性质,在纳米尺度上研究物质的特性。 (2)谱分析法

纳米材料检测方法

纳米材料检测方法 1.X射线衍射分析(XRD) X射线粉末衍射法的基本原理是:一束单色X射线碰击到研成细粉的样品上,在理想情况下,样品中晶体按各个可能的取向随机排列。在这样的粉末样品中,各种点阵面也以每个可能的取向存在。因此,对每套点阵面,至少有一些晶体的取向与入射束成Bragg角e,于是对这些晶体和晶面发生衍射。衍射束采用与图象记录仪相连的可移动检测仪Geiger,如计数器(衍射仪)检测,在记录纸上画出一系列峰。峰度位置和强度很容易从谱图上得到,从而使它成为物相分析的极为有用和快速的方法。 2.光谱分析方法 2.1激光拉曼光谱分析(LR) 拉曼散射的过程涉及光的弹性散射和非弹性散射,当一束频率为n。的单色光照射到样品上时,都会发生散射现象,产生散射光,将产生弹性散射(Rayleighscattering)和非弹性散射(Raman scattering)。散射光的大部分具有与入射光(激发光)相同的频率,即散射光的光子能量与入射光的相同,这就是弹性散射,称为瑞利散射。当散射光的光子能量发生改变与入射光不同时,其频率高于和低于入射光即非弹性散射,称为拉曼散射。频率低于激发光的拉曼散射叫斯托克斯散射,频率高于激发光的拉曼散射叫反斯托克散射。其中Stokes线(v0一△v)与Anti-stokes线(v0+△v)对称分布在激发线(n0)。由于拉曼位移△、只取决于散射分子的结构而与v0无关,所以拉曼光谱可以作为分子振动能级的指纹光谱。拉曼位移△v(散射光的波数与入射光波数之差)反映了分子内部的振动和转动方式。由此可以研究分子的结构和分析鉴定化合物。 2.2紫外一可见吸收光谱分析(UV-VIS) 电磁波可以和物质发生作用,物质吸收电磁波就可以产生电磁波谱。物质的运动包括宏观运动和微观运动。在微观运动中组成分子的原子之间的键在不断振动,当电磁波的频率等于振动的频率时,分子就可以吸收电磁波,使振动加剧。化学键的振动频率位于红外区,所以这种吸收光谱称为红外吸收光谱。原子由原子核和核外电子组成,核外电子在不断的运动着。当用紫外光照射分子时,电子就会吸收紫外光跃迁到能量更高的轨道上运动,由此产生的电磁波谱称为电子波谱或称为紫外一可见吸收光谱。原子核也处于不断的运动中,具有自旋的原子核置于外磁场中时可以吸收特定波段的电磁波,发生核磁共振,由此得到核磁共振谱。 2.3红外光谱分析(IR) 红外光谱是根据物质吸收红外辐射能量后引起分子振动和转动的能级跃迁,记录跃迁过程吸收或发射的电磁波,而获得该分子的红外吸收光谱。不同物质对红外辐射的吸收不同,其红外光谱图也不相同。

水热法制备纳米材料

实验名称:水热法制备纳米TiO2 水热法属于液相反应的范畴,是指在特定的密闭反应器中采用水溶液作为反应体系,通过对反应体系加热、加压而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。在水热条件下可以使反应得以实现。在水热反应中,水既可以作为一种化学组分起反应并参与反应,又可以是溶剂和膨化促进剂,同时又是一种压力传递介质,通过加速渗透反应和控制其过程的物理化学因素,实现无机化合物的形成和改进。 水热法在合成无机纳米功能材料方面具有如下优势:明显降低反应温度(100-240℃);能够以单一步骤完成产物的形成与晶化,流程简单;能够控制产物配比;制备单一相材料;成本相对较低;容易得到取向好、完美的晶体;在生长的晶体中,能均匀地掺杂;可调节晶体生成的环境气氛。 一.实验目的 1.了解水热法的基本概念及特点。 2.掌握高温高压下水热法合成纳米材料的方法和操作的注意事项。 3.熟悉XRD操作及纳米材料表征。 4.通过实验方案设计,提高分析问题和解决问题的能力。 二.实验原理 水热法的原理是:水热法制备粉体的化学反应过程是在流体参与的高压容器中进行,高温时,密封容器中有一定填充度的溶媒膨胀,充满整个容器,从而产生很高的压力。为使反应较快和较充分的进行,通常还需要在高压釜中加入各种矿化物。 水热法一般以氧化物或氢氧化物(新配置的凝胶)作为前驱物,他们在加热过程中溶解度随温度的升高而增加,最终导致溶液过饱和并逐步形成更稳定的氧化物新相。反应过程的驱动力是最后可溶的的前驱物或中间产物与稳定氧化物之间的溶解度差。 三.实验器材 实验仪器:10ml量筒;胶头滴管;50ml烧杯;高压反应釜;烘箱;恒温磁力搅拌器。 实验试剂:无水TiCl4;蒸馏水;无水乙醇。 四.实验过程 1.取10mL量筒, 50mL的烧杯洗净并彻底干燥。 2.取适量冰块放入烧杯中,并加入一定的蒸馏水形成20mL的冰水混合物,用恒温磁力搅拌器搅拌,速度适中。 ,缓慢滴加到冰水混合物中。 3.用量筒量取2mL的无水TiCl 4

纳米材料表征

纳米粉末粒度分析方法简介 粉末材料粒度测定是一个很复杂的问题,因为粒度的大小本身就是一个很难明确表示的概念。对一个球形的颗粒,我们可以用其直径来表示其大小,对一个立方体,我们可以用其棱长来表示其大小,对一个圆锥体,我们可以用其底面直径和其高两个尺寸来表示其大小,对长方体,就得用其长、宽、高三个尺寸来表示其大小。对一个任意形状的颗粒就很难表征其大小。一般都采用一个与该颗粒具有某种等效效应的颗粒的直径来表示该不规则颗粒的粒径的大小。 目前可以进行纳米粉末粒度测定的方法大致有四种:透射电镜(结合图象分析仪)法,光子相关谱(PCS)(或称动态光散射),比表面积法以及X射线小角散射法(SAXS)等四种。下面对这四种方法的简单原理及其优缺点进行简单的介绍: 1.透射电镜法: 透射电镜是一种直观、可靠的绝对尺度测定方法,对于纳米颗粒,它可以观察其大小、形状,还可以根据像的衬度来估计颗粒的厚度,显微镜结合图像分析法还可以选择地进行观测和统计,分门别类给出粒度分布。如果将颗粒进行包埋、镶嵌和切片减薄制样,还可以对颗粒内部的微观结构作进一步地分析。 当对于所检测的样品清晰成像后,就是一个测量和统计的问题。一种作法是选取足够多的视场进行照相,获得数百乃至数千个颗粒的电镜照片,再将每张照片经扫描进入图象分析仪进行分析统计。按标准刻度计算颗粒的等效投影面积直径,同时统计落在各个粒度区间的颗粒个数。然后计算出以个数为基准的粒度组成、平均粒度、分布方差等,并可输出相应的直方分布图。在应用软件中还包括个数分布向体积分布转换的功能,往往将这两种分布及相关的直方图和统计平均值等都出来。 该方法的优点是直观,而且可以得到颗粒形状信息,缺点是要求颗粒要处于良好的分散状态,另外,由于用显微镜观测时所需试样量非常少,所以对试样的代表性要求严格。因此取样和制样的方法必须规范;而且要对大量的颗粒的粒径进行统计才能得到粒度分布值或平均粒径。 2.光子相关谱法: 该方法是基于分子热运动效应,悬浮于液体中的微细颗粒都在不停地作布朗运动,其无规律运动的速率与湿度和液体的粘度有关,同时也与颗粒本身的大小有关。对于大的颗粒其移动相对较慢,而小的颗粒则移动较快。这种迁移导致颗粒在液体中的扩散,对分散于粘度为η的球形颗粒,彼此之间无交互作用时,它的扩散系数D同粒径x之间的关系满足一关系。而当一束激光通过稀薄的颗粒悬浮液时,被照射的颗粒将会向四周散射光。在某一角度下所测散射光的强度和位相将取决于颗粒在光束中的位置以及颗粒与探测器之间的距离。由于颗粒在液体中不断地作布朗运动,它们的位置随机变动,因而其散射光强度也随时间波动。颗粒越小,扩散运动越强,散射光强度随即涨落的速率也就越快;反之则相反。光子相关谱(PCS)法这正是从测量分析这种散射光强的涨落函数中获得颗粒的动态信息,求出颗粒的平移扩散系数而得到颗粒得粒度信息的,所以又称为动态光散射法。 光子相关谱法粒度分析的范围约3nm~1000nm。测试速度快,对粒度分布集中且颗粒分散好的样品,测量结果重复性好。该方法缺点是要求样品要处于良好的分散状态,否则测出的是团聚体的粒度大小。 3.比表面积法: 粉末的比表面积为单位体积或单位质量粉末颗粒的总表面积,它包括所有颗粒的外表面积以及与外表面积相联通的孔所提供的内表面积。粉末的比表面积同其粒度、粒度分布、颗粒的形状和表面粗糙度等众多因数有关,它是粉末多分散性的综合反映。测定粉末比表面积的方

材料的表征方法总结

材料的表征方法 2.3.1 X 一射线衍射物相分析 粉末X 射线衍射法,除了用于对固体样品进行物相分析外,还可用来测定晶体 结构的晶胞参数、点阵型式及简单结构的原子坐标。X 射线衍射分析用于物相分析 的原理是:由各衍射峰的角度位置所确定的晶面间距d 以及它们的相对强度Ilh 是物 质的固有特征。而每种物质都有特定的晶胞尺寸和晶体结构,这些又都与衍射强 度和衍射角有着对应关系,因此,可以根据衍射数据来鉴别晶体结构。此外,依 据XRD 衍射图,利用Schercr 公式: θ λθβc o s )2(L K = 式中p 为衍射峰的半高宽所对应的弧度值;K 为形态常数,可取0.94或0.89;为X 射线波长,当使用铜靶时,又1.54187 A; L 为粒度大小或一致衍射晶畴大小;e 为 布拉格衍射角。用衍射峰的半高宽FWHM 和位置(2a)可以计算纳米粒子的粒径, 由X 一射线衍射法测定的是粒子的晶粒度。样品的X 一射线衍射物相分析采用日本理 学D/max-rA 型X 射线粉末衍射仪,实验采用CuKa 1靶,石墨单色器,X 射线管电压 20 kV ,电流40 mA ,扫描速度0.01 0 (2θ) /4 s ,大角衍射扫描范围5 0-80 0,小角衍 射扫描范围0 0-5 0o 2.3.2热分析表征 热分析技术应用于固体催化剂方面的研究,主要是利用热分析跟踪氧化物制 备过程中的重量变化、热变化和状态变化。本论文采用的热分析技术是在氧化物 分析中常用的示差扫描热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)和热重法 ( Thermogravimetry, TG ),简称为DSC-TG 法。采用STA-449C 型综合热分析仪(德 国耐驰)进行热分析,N2保护器。升温速率为10 0C.1 min - . 2.3.3扫描隧道显微镜 扫描隧道显微镜有原子量级的高分辨率,其平行和垂直于表面方向的分辨率 分别为0.1 nm 和0.01nm ,即能够分辨出单个原子,因此可直接观察晶体表面的近原 子像;其次是能得到表面的三维图像,可用于测量具有周期性或不具备周期性的 表面结构。通过探针可以操纵和移动单个分子或原子,按照人们的意愿排布分子 和原子,以及实现对表面进行纳米尺度的微加工,同时,在测量样品表面形貌时, 可以得到表面的扫描隧道谱,用以研究表面电子结构。测试样品的制备:将所制 的纳米Fe203粉末分散在乙醇溶液中,超声分散30 min 得红色悬浊液,用滴管吸取 悬浊液滴在微栅膜上,干燥,在离子溅射仪上喷金处理。采用JSM-6700E 场发射扫 描电子显微镜旧本理学),JSM-6700E 场发射扫描电子显微镜分析样品形貌和粒 径,加速电压为5.0 kV o 2.3.4透射电子显微镜 透射电镜可用于观测微粒的尺寸、形态、粒径大小、分布状况、粒径分布范 围等,并用统计平均方法计算粒径,一般的电镜观察的是产物粒子的颗粒度而不 是晶粒度。高分辨电子显微镜(HRTEM)可直接观察微晶结构,尤其是为界面原 子结构分析提供了有效手段,它可以观察到微小颗粒的固体外观,根据晶体形貌 和相应的衍射花样、高分辨像可以研究晶体的生长方向。测试样品的制备同SEM 样品。本研究采用 JEM-3010E 高分辨透射电子显微镜(日本理学)分析晶体结构, 加速电压为200 kV o

纳米ZnO的制备及表征

化学化工学院材料化学专业实验报告实验实验名称:纳米ZnO的制备及表征. 年级:2015级材料化学日期:2017/09/20 姓名:汪钰博学号:222015316210016 同组人:向泽灵 一、预习部分 1.1 氧化锌的结构 氧化锌(ZnO)晶体是纤锌矿结构,属六方晶系,为极性晶体。氧化锌晶体结构中,Zn原子按六方紧密堆积排列,每个Zn原子周围有4个氧原子,构成Zn-O4配位四面体结构,四面体的面与正极面C(00001)平行,四面体的顶角正对向负极面(0001),晶格常数a=342pm, c=519pm,密度为5.6g/cm3,熔点为2070K,室温下的禁带宽度为3.37eV. 如图1-1、图1-2所示: 图1-1 ZnO晶体结构在C (00001)面的投影 图1-2 ZnO纤锌矿晶格图

2 氧化锌的性能和应用 纳米氧化锌(ZnO)粒径介于1- 100nm 之间, 由于粒子尺寸小, 比表面积大, 因而, 纳米ZnO 表现出许多特殊的性质如无毒、非迁移性、荧光性、压电性、能吸收和散射紫外线能力等, 利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、杀菌、图象记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。同时氧化锌材料还被广泛地应用于化工、信息、纺织、医药行业。纳米氧化锌的制备是所有研究的基础。合成纳米氧化锌的方法很多, 一般可分为固相法、气相法和液相法。本实验采用共沉淀和成核/生长隔离技术制备纳米氧化锌粉。 3 氧化锌纳米材料的制备原理 不同方法制备的ZnO晶形不同,如: 3.1 共沉淀和成核/生长隔离法 借助沉淀剂使目标离子从溶液中定量析出是材料制备领域液相法的重要技术。常规共沉淀制备是将盐溶液与碱溶液直接混合并通过搅拌的方式实现,由于混合不充分,反应界面小、存在浓度梯度、反应速度和扩散速度慢,先沉淀的粒子上形成新沉淀粒子,新旧粒子的同时存在,导致粒子尺寸分布极不均匀。使合成材料的粒子尺寸和均分散性能受到很大影响,其

纳米材料的粒度分析

纳米材料的粒度分析 1.1前言 1.粒度分析的概念 大部分固体材料均是由各种形状不同的颗粒构造而成,因此,细微颗粒材料的形状和大小对材料结构和性能具有重要的影响。尤其对于纳米材料,其颗粒大小和形状对材料的性能起着决定性的作用。因此,对纳米材料的颗粒大小、形状的表征和控制具有重要的意义。一般固体材料颗粒大小可以用颗粒粒度概念来描述。但由于颗粒形状的复杂性,一般很难直接用一个尺度来描述一个颗粒大小,因此,在粒度大小的描述过程中广泛采用等效粒度的概念。 对于不同原理的粒度分析仪器,所依据的测量原理不同,其颗粒特性也不相同,只能进行等效对比,不能进行横向直接对比。如沉降式粒度仪是依据颗粒的沉降速度进行等效对比,所测的立径为等效沉速径,即用与被测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒的直径来代表实际颗粒的大小。激光粒度仪则是利用颗粒对激光的衍射和散射特性作等效对比,所测出的等效粒径为等效散射粒径,即用与实际被测颗粒具有相同散射效果的球形颗粒的直径来代表这个颗粒的实际大小。当被测颗粒为球形时,其等效粒径就是它的实际直径。但由于粉体材料颗粒的形状不可能都是均匀球形的,有各种各样的结构,因此,在大多数情况下粒度分析仪所测的粒径是一种等效意义上的粒径,和实际的颗粒大小分布会有一定的差异,因此只具有相对比较的意义。等效粒径(D)和颗粒体积(V)的关系可以用表达式D=1.24V1/3表示。此外,各种不同粒度分析方法获得的粒径大小和分布数据也可能不能相互印证,不能进行绝对的横向比较。 由于粉体材料的颗粒大小分布较广,可以从纳米级到毫米级,因此在描述材料粒度大小时,可以把颗粒按大小分为纳米颗粒、超微颗粒、微粒、细粒、粗粒等种类。依据这些颗粒的种类可以采用相应的粒度分析方法和仪器。近年来,随着纳米科学和技术的迅速发展,纳米材料的颗粒分布以及颗粒大小已经成为纳米材料表征的重要指标之一,在普通的材料粒度分析中,其研究的颗粒大小一般在100nm~1um尺寸范围。面对纳米材料研究,其最关注的尺度范围。 在纳米材料分析和研究中,经常遇到的纳米颗粒通常是指颗粒尺寸为纳米量级(1~100nm)的超细微粒。由于该类材料的颗粒尺寸为纳米量级,本身具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因此具有许多常规材料所不具备的特性,在催化、非线性光学、磁性材料、医药及新材料等方面具有广阔的应用前景。因此纳米材料的粒度大小、分布、在介质中的分散性能以及二次粒子的聚集形态等纳米材料的性能具有重要影响,所以,纳米材料的粒度分析是纳米材料研究的一个重要方面。同样由于纳米材料的特性和重要性,促进了粒度分析和表征的方法和技术的发展,纳米材料的粒度分析已经发展成为现代粒度分析的一个重要领域。 目前,对纳米材料进行粒度分析的方法和仪器种类很多,但由于各种分析方法和仪器的设计对被分析体系有一定的针对性,采用的分析原理和方法各异,因此,选择合适的分析方法和分析仪器十分重要。又因为各种粒度分析方法的物理基础不同,同一样品用不同的测量方法得到的粒径的物理意义甚至粒径大小也不同。此外,不同的粒度分析方法的使用范围也不同。若对分析仪器及被测体系没有准确的了解与把握,分子所得到的结果往往于实际结果有较大差异,不具有科学性和代表性。因此,根据被测对象、测量准确度和测量精度等选择的测量方法是十分重要和必要的。

现代分析方法 纳米材料的表征与测试技术

现代分析方法纳米材料的表征与测试技术分析科学现代方法正是人类知识宝库中最重要、最活跃的领域之一,它不仅是研究的对象,而且又是观察和探索世界,特别是微观世界的重要手段,各行各业都离不开它。随着纳米材料科学技术的发展,要求改进和发展新分析方法、新分析技术和新概念,提高其灵敏度、准确度和可靠性,从中提取更多信息,提高测试质量、效率和经济性。 纳米科学和技术是在纳米尺度上(0.1-100nm之间)研究物质(包括原子、分子)的特性和相互作用,并且利用这些特性的多学科的高科技。纳米科技是未来高科技的基础,而适合纳米科技研究的仪器分析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。因此,纳米材料的分析和表征对纳米材料和纳米科技发展具有重要的意义和作用。 纳米技术与纳米材料是一个典型的新兴高技术领域。虽然许多研究人员已经涉足了该领域的研究,但还有很多研究人员以及相关产业的从业人员对纳米材料还不很熟悉,尤其是如何分析和表征纳米材料、如何获得纳米材料的一些特征信息。为了满足纳米科技工作者的需要,本文对纳米材料的一些常用分析和表征技术,主要从纳米材料的成分分析、形貌分析、粒度分析、结构分析以及表面界面分析等几个方面进行简要阐述。 1. 纳米材料的粒度分析 1.1粒度分析的概念 大部分固体材料均是由各种形状不同的颗粒构造而成,因此,细微颗粒材料的形状和大小对材料结构和性能具有重要的影响。尤其对纳米材料,其颗粒大小和形状对材料的性能起着决定性的作用。因此,对纳米材料的颗粒大小、形状的表征和控制具有重要意义。一般固体材料颗粒大小可以用颗粒粒度概念来表述。 对于不同原理的粒度分析仪器,所依据的测量原理不同,其颗粒特性也不同,只能进行有效对比,不能进行横向直接对比。由于粉体材料颗粒形状不可能都是均匀球形的,有各种各样的结构,因此,在大多数情况下粒度分析仪所测的粒径是一种等效意义上的粒径,和实际的颗粒大小分布会有一定的差异,因此只具有相对比较的意义。此外,各种不同粒度分析方法获得的粒径大小和分布数据也可能不能相互印证,不能进行绝对的横向比较。 由于粉体材料的颗粒大小分布较广,可从纳米级到毫米级,因此在描述材料粒度大小时,可以把颗粒按大小分为纳米颗粒、超微颗粒、微粒、细粒、粗粒等种类。近年来,随着纳米科学和技术的迅猛发展,纳米材料的颗粒分布以及颗粒大小已经成为纳米材料表征的重要指标之一,在普通的材料粒度分析中,其研究的颗粒大小一般在100nm尺寸范围。而对于纳米材料研究,其研究的粒度分布范围主要在1-500nm 之间,尤其1-20nm是纳米材料研究最关注的尺寸范围。 在纳米材料分析和研究中,经常遇到的纳米颗粒通常是指颗粒尺寸为纳米量级(1-100nm)的超细微粒。由于该类材料的颗粒尺寸为纳米量级,本身具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因此具有许多常规材料所不具备的特性。因为纳米材料的粒度大小、分布、在介质中的分散性能以及二次粒子的聚集形态等对纳米材料的性能具有重要影响,所以,纳米材料粒度的分析是纳米材料研究的一个重要方面。同样由于纳米材料的特性和重要性,促进了粒度分析和表征的方法和技术的发展,纳米材料粒度的分析已经发展成为现代粒度分析的一个重要领域。 1.2.粒度分析的种类和适用范围 虽然粒度的分析方法多种多样,基本上可归纳为以下几种方法。传统的颗粒测量方法有筛分法、显微镜法、沉降法等。近年来发展的方法有激光衍射法、激光散射法、光子相干光谱法、电子显微镜图像分析法、基于布朗运动的粒度测量法和质谱法等。其中激光散射法和光子相干光谱法由于具有速度快、测量范围广、数据可靠、重复性好、自动化程度高、便于在线测量等测量而被广泛应用。 1.2.1显微镜法

纳米材料表征-王中林5 Scanning Probe Microscopy of Nanoclusters

5Scanning Probe Microscopy of Nanoclusters Lifeng Chi and Christian R?thig 5.1Introduction The invention of the scanning tunneling microscopy (STM)[1]presents the begin-ning of a novel class of near-field microscopy with nanometer till atomic resolution in real space.Originally the STM was designed for the surface analysis under ultrahigh vacuum (UHV)conditions on conducting surfaces.It was verified soon that this method could also be used under a variety of environmental conditions such as ambi-ent air [2],water [3],oil [4]and electrolytes [5].These exciting discoveries motivated the further development of a whole family of other scanning probe microscopes (SPM)[6].Examples include scanning force microscopy (SFM)(or atomic force mi-croscopy ,AFM)[7]and its extensions [8]and scanning near-field optical microscopy (SNOM)[9]. The applications of SPM increased rapidly in the last decade.Since the requirement of a conductive surface for STM is not the necessary condition for SFM,the objects for SPM are extended to insulating materials and cover a wide range of surfaces of bulk systems such as metals [10],semiconductors [11],adsorbates on solid surfaces [12],polymers [13],biological materials [14]and organic layered systems [15].Besides the fundamental research of surface structure,surface morphology and surface recon-struction,the SPM can also be used to reveal local physical properties of the sample,e.g.electronic energy spectra by using local tunneling spectroscopy (LTS,or scanning tunneling spectroscopy ,STS),local tribological properties by using frictional force mi-croscopy (FFM),local elasticity by using force modulation microscopy (FMM),local magnetic properties by using magnetic force microscopy (MFM),and local electro-static properties by using electric force microscopy (EFM).Another important approach of SPM techniques is in the field of nano-lithography [16]. In recent years,nanometer-sized clusters of metals and semiconductors have received increasing scientific and technological interest [17].Introducing chemically synthesized or physically evaporated nanoclusters on a variety of surfaces is a recent approach to generate nanostructured surfaces,which are promising for novel sensoric,electronic and photonic devices and are therefore inducing increased research activ-ities.The SPM,especially STM and SFM,can yield valuable information on nanoclus-ters as they may reveal the electronic and geometric structure of the cluster's.Further more,they can serve as ideal tools to characterize cluster covered surfaces since a wide range of materials can be chosen as substrates for cluster deposition. In the following,we will discuss the fundamental principle of SPM (Section 5.2)and different operating modes used experimentally (Section 5.3).In Section 5.4,se-lected applications of SPM on nanoclusters will be presented,including:l imaging of individual nanoclusters and cluster covered surfaces l local physical properties l SPM-based local deposition and modification l tunneling spectra of nanoclusters Characterization of Nanophase Materials .Edited by Zhong Lin Wang Copyright 2000Wiley-VCH Verlag GmbH ISBNs:3-527-29837-1(Hardcover);3-527-60009-4(Electronic)

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