颗粒表征与微波合成

无机合成与固体化学

1、颗粒表征方法

扫描和透射电镜观察法
优点 : 可靠性 直观性
缺点 :
1. 纳米颗粒易团聚, 测得的往往是团聚体的粒径
2. 测量结果缺乏统计性

X-射线衍射线宽法
该方法是一种颗粒度观察测定的绝对方法，同而具有可靠性和直观性，可以直接观察到颗粒的形状，大小，分散和团聚情况。由于电镜观察用的粉末数量极少，因此此法不具有统计性，但在实际工作中，尽可能选用有代表性的范围。

粉体颗粒的粒度分布
单分散：颗粒粒度均一，均分散。
多分散：粒度分散式表征多分散体系中颗粒大小均一程度，粒度分布范围越窄，分布的分散程度越小，其均一性越好。

频度分布
频度分布曲线：横坐标表示各粒度的起始粒度, 纵坐标表示该粒级的颗粒所占百分数。
意义：任意粒度间隔内颗粒的百分数等于曲线下方该间隔内的面积占曲线下方总面积的百分数。

累积分布
横坐标：表示颗粒粒径。
纵坐标：F(%)表示在某Di下的颗粒占总体积的个数百分比。
F=F（D）的曲线越陡，表示颗粒粒径分布越窄

谢乐公式：
  D = kλ / B • cosθ 
 D: 晶粒尺寸 
λ: 波长 (0.154 nm)
θ: 衍射角
B: 单纯因晶粒度细化引起的宽化度。 B为实测宽度B1与仪器宽化B0之差 (半高宽WHW) 
     B = B1- B0   或 
     B2 = B12 - B02，B0已知。       

比表面积法
通过测定粉体单位重量的比表面积Sw，可由下式计算纳米材料中的颗粒直径（设颗粒是球形）

BET公式即可用于单分子层吸附又可用于多分子层吸附。

统计，不直观

2、微波合成

微波是一种普遍存在的电磁波，微波区位于红外和无线电波之间，波长范围在1cm~1m之间，相应频率为30GHz（吉赫兹$10^9$）～300MHz（兆赫兹$10^6$）。

波长在1~25cm的微波常用于雷达发射，其余的微波则广泛用于通信行业。而微波炉采用的微波波长为12.2cm（2.45 GHz）或33.3cm（900.9MHz）

原理
当对某一样品施加微波时，在电磁场的作用下，样品内微观粒子产生四种类型的介电极化，即电子极化、原子极化、取向极化（分子永久偶极的重新取向）和空间电荷极化（自由电荷的重新排布）。
由于前两种极化的弛豫时间远小于微波交变电场的振动周期，微波场不会引起前两种的极化。而后两种极化时间刚好与微波的频率吻合，故可产生介电加热，即通过微观粒子这两种极化过程，将微波能转变为热能。

微波除了有热效应还有非热效应，可以有选择性地加热，从而使化学反应具有一定的选择性。

导体，特别是金属物质，有很好的电导性能，但透射深度很小，大部分能量都被反射；

绝缘体的电导很小，介电耗损因子也小，几乎不能吸收微波，对微波是透明的。

半导体的介电耗损因子较大而微波的透射深度不是很小，因而能很好地吸收微波。

微波合成优点：

• 条件温和、能耗低、反应速度快；
• 微波能可直接穿透一定深度的样品，里外同时加热，不需传热过程，瞬时可达一定的温度；
• 通过调节微波的输出功率，可使样品的加热情况立即无惰性地改变，便于进行自动控制和连续操作；
• 热能利用率高（ 50 ％ ~ 70 % ) ，可大大节约能量。