纳米材料的表征与测试技术

　　第1章纳米材料的粒度分析 11前言1 111粒度分析的概念1 112粒度分析的意义2 113粒度分析的种类和适用范围3 114粒度分析的新进展7 115纳米材料粒度分析7 12激光粒度分析法8 121发展历史8 122激光衍射光谱粒度分析法9 123激光光散射粒度分析法11 124激光相关光谱粒度分析法15 125激光粒度分析实验方法20 126激光光散射粒度分析应用案例24 13电镜观察粒度分析30 131概述30 132电镜法粒度分析应用案例30 14纳米材料粒度分析综合案例分析33 参考文献49 第2章纳米材料的形貌分析 21前言51 211形貌分析的重要性51 212形貌分析的种类和适用范围51 213形貌分析的新进展52 22电镜形貌分析基础54 221电子显微镜发展历史54 222电子显微镜的基础知识55 23扫描电镜形貌分析59 231工作原理60 232仪器装置60 233实验方法63 24样品的制备71 241样品表面镀金技术71 25扫描电子显微镜在纳米材料分析应用案例72 26透射电镜形貌分析80 261成像原理81 262透射电子显微镜的构造84 263透射电子显微镜的样品制备85 27透射电镜在纳米材料分析上的应用实例87 271碳纳米管研究87 272SrCO3纳米线研究89 273有机纳米线研究90 274SrAlO3纳米介孔球92 275高分子纳米球93 276半导体化合物的研究93 277其他应用95 28扫描探针显微镜形貌分析96 281扫描隧道显微镜98 29原子力显微镜109 291仪器结构和工作原理110 292AFM的样品制备113 293纳米材料的AFM形貌研究114 参考文献116 第3章成分分析 31前言119 311成分分析的重要性119 312成分分析类型和范围120 32体相成分分析方法121 321原子吸收光谱法121 322电感耦合等离子体发射光谱法123 323电感耦合等离子体质谱法126 324X射线荧光光谱分析法128 33表面与微区成分分析方法130 331电子能谱分析方法130 332电子探针分析方法131 333电镜能谱分析方法132 334二次离子质谱分析方法134 34纳米材料成分分析举例136 341AAS测定纳米锰的纯度136 342AAS测定聚丙烯酸镍纳米微球中的镍含量137 343ICPOES研究CdSe纳米粒子的组成137 344ICPOES测定纳米Al2O3表面吸附的金属离子138 345纳米粒子直接引入ICPMS测定元素组成138 346ICPMS测定单个纳米粒子组成140 347纳米粉ZrO2CeO2La2O3主次量元素的XFS测定142 348AES研究Gd2CuO4薄膜与基底之间的界面扩散作用143 349XPS研究纳米材料表面油酸的修饰特性145 3410显微电子探针研究MoS2纳米微粒LB膜磨痕形貌与元素分布147 3411TOFSIMS研究乙硫醇与金表面的相互作用148 参考文献149 第4章纳米材料的结构分析 41前言151 411纳米材料的结构特征和结构分析的重要性 151 412纳米材料结构分析的种类和适用范围153 413纳米材料结构分析新进展154 42常量结构分析156 421X射线衍射物相结构分析156 422激光拉曼物相分析186 43电子衍射微区结构分析200 431电子衍射分析基础200 432电子衍射仪器202 433电子衍射分析方法203 434电子衍射研究纳米物相结构206 44纳米材料结构分析案例207 参考文献214 第5章纳米材料的表面与界面分析 51引言217 52表面与界面分析基础知识218 53X射线光电子能谱分析224 531概述224 532基本原理224 533仪器结构230 534XPS的分析方法231 535纳米材料分析应用237 54俄歇电子能谱分析241 541概述241 542俄歇电子能谱原理242 543俄歇电子能谱仪的结构245 544俄歇电子能谱分析方法246 545俄歇电子能谱在纳米材料研究上的应用253 55其他表面分析在纳米材料中的应用267 551SIMS简要历史267 552SIMS的基本原理267 553SIMS仪器结构268 554SIMS分析方法270 555SIMS在纳米材料研究上的应用270 参考文献271 本书系统介绍了纳米材料分析和表征常见的方法和技术，共分5章，主要从纳米材料的粒度分析、形貌分析、成分分析、结构分析以及表面与界面分析等几个方面进行了系统的论述。本书的主要特点是引用了大量实例，说明现代分析方法和技术在纳米材料的分析和表征中的具体应用。 本书可供化学专业、材料专业及其他相关专业的大学生及研究生作为参考读物，也可供从事该领域研究的工作人员使用。21前言/50 211形貌分析的重要性/50 22电镜形貌分析基础/53 23扫描电镜形貌分析/58 231工作原理/59 24样品的制备/70 241样品表面镀金技术/70 25扫描电子显微镜在纳米材料分析 应用案例/71 26透射电镜形貌分析/79 261成像原理/80 262透射电子显微镜的 构造/82 27透射电镜在纳米材料分析上的 应用实例/86 271碳纳米管研究/86 272SrCO3纳米线研究［17］/88 273有机纳米线研究/89 274SrAlO3纳米介孔球/91 275高分子纳米球/92 276半导体化合物的研究/92 277其他应用/94 28扫描探针显微镜形貌分析/95 281扫描隧道显微镜/97 29原子力显微镜/108 291仪器结构和工作原理/109 292AFM的样品制备/112 293纳米材料的AFM形貌 研究/113 参考文献/115第3章成分分析 31前言/117 311成分分析的重要性/117 312成分分析类型和范围/118 32体相成分分析方法/119 321原子吸收光谱法/119 322电感耦合等离子体发射 光谱法/121 323电感耦合等离子体质 谱法/124 324X射线荧光光谱分 析法/126 33表面与微区成分分析 方法/128 331电子能谱分析方法/128 332电子探针分析方法/129 333电镜能谱分析方法/130 334二次离子质谱分析 方法/132 34纳米材料成分分析举例/134 341AAS测定纳米锰的 纯度/134 342AAS测定聚丙烯酸镍纳米 微球中的镍含量/135 343ICPOES研究CdSe纳米 粒子的组成/135 344ICPOES测定纳米Al2O3表 面吸附的金属离子/136 345纳米粒子直接引入ICPMS 测定元素组成/136 346ICPMS测定单个纳米 粒子组成/138 347纳米粉ZrO2CeO2La2O3 主次量元素的XFS 测定/140 348AES研究Gd2CuO4薄膜 与基底之间的界面扩散 作用/141 349XPS研究纳米材料表面油 酸的修饰特性/143 3410显微电子探针研究MoS2 纳米微粒LB膜磨痕形貌与 元素分布/145 3411TOFSIMS研究乙硫醇与金 表面的相互作用/146第4章纳米材料的结构分析 41前言/149 411纳米材料的结构特征和结构 分析的重要性 /149 412纳米材料结构分析的种类和 适用范围/151 413纳米材料结构分析新 进展/152 42常量结构分析/154 421X射线衍射物相结构 分析/154 422激光拉曼物相分析/184 43电子衍射微区结构分析/199 431电子衍射分析基础/199 432电子衍射仪器/201 433电子衍射分析方法/201 434电子衍射研究纳米物相 结构/204 44纳米材料结构分析案例/206 参考文献/213第5章纳米材料的表面与界面分析 51引言/214 52表面与界面分析基础知识/215 53X射线光电子能谱分析/221 531概述/221 532基本原理/221 533仪器结构/227 534XPS的分析方法/228 535纳米材料分析应用/234 54俄歇电子能谱分析/238 541概述/238 542俄歇电子能谱原理/239 543俄歇电子能谱仪的 结构/242 544俄歇电子能谱分析 方法/243 545俄歇电子能谱在纳米材料研 究上的应用/250 55其他表面分析在纳米材料 中的应用/264 551SIMS简要历史/264 552SIMS的基本原理/264 553SIMS仪器结构/265 554SIMS分析方法/267 555SIMS在纳米材料研究上 的应用/267 参考文献/268 纳米材料是纳米科学与技术的基础和主要研究内容，也是20世纪末在材料科学领域中发展起来的一个新兴的研究方向。由于纳米材料具有许多优良的物理化学特性诸如高比表面、高电导、高硬度、高磁化率、高的催化活性和化学活性等，不仅备受材料工作者的青睐，在自然科学的其他领域也受到了极大的关注。 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。其最终目的是直接以物质在纳米尺度上表现出来的特性，制造具有特定功能的产品，实现生产方式的飞跃。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，其中纳米材料学是其物质基础，而纳米材料的分析方法是其研究手段。纳米科技是未来高科技的基础，而适合于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。 随着纳米科技的迅猛发展，纳米研究、纳米工程、纳米产品等的范围正在扩大。虽然纳米科技主流技术全面进入产业化可能还需要相当长的时间，但是在纳米材料等领域已经有一些技术正在进入产业化时代，特别是在一些传统产业的改造和升级中，纳米科技已经发挥出了独特的优势。纳米技术和纳米产品也开始不断地渗透进人们生活的方方面面，如纳米抗菌材料、纳米光催化剂等。各种产品的指标与计量、科研成果的测量与评定、各学科和各领域的标准、测量仪器和测量方法等都要与国际接轨，纳米材料的分析与表征测量技术已成为突出的重要的科学技术领域。 纳米技术与纳米材料是一个典型的新兴高技术领域。虽然许多科研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些特征信息。为了满足纳米科技工作者的需要，本书对纳米材料的一些常用分析和表征技术进行了归纳和总结，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系统的介绍，并在本书中力图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分析和表征上的具体应用。

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