納米固體材料構(gòu)ppt課件-文庫吧資料
2025-05-09 01:34本頁面
【正文】 此通過對這種核在塞曼能級之間躍遷產(chǎn)生的吸收譜的分析就能獲得固體結(jié)構(gòu) ， 特別是近鄰原子組態(tài) ， 電子結(jié)構(gòu)和固體內(nèi)部運動的豐富信息 ， 這就是核磁共振 (NMR )技術(shù) 。 納米材料結(jié)構(gòu)的核磁共振研究 具有磁矩的粒子 (原子 、 離子 、 電子 、 原子核等 )在磁場中形成了若干分裂的 塞曼 能級 。 納米材料在繞結(jié)中如何完成致密化的過程主要與材料中的空位 、 空位團 、 空洞在燒結(jié)過程中的變化密切相關(guān) 。 而由 I3+I4給出的長壽命成分在此過程中則減弱了 。 圖 米微晶 Fe的正電子壽命譜的分析結(jié)果隨壓力的變化 。 結(jié)果列于表 。 n? 由譜起始部分的斜率得出納米微晶 Fe的平均正電子壽命為 274ps， 比非晶態(tài)合金 ()中的平均正電子壽命 (142ps)或大晶粒 Fe中測得的自由態(tài)正電子壽命(106ps)長 ， 但比孤立超微粒Fe粉末中的壽命 (412ps)短 。 納米結(jié)構(gòu)材料缺陷的研究 Schaefer和 Mutschele等用 NaCl正電子源對納米微晶 Fe和納米微晶 Cu， Pd樣品進行了正電子壽命譜測量 。 退火過程中納米材料結(jié)構(gòu)變化的內(nèi)耗研究 4 .7 正電子湮沒研究 （ 1） 正電子射入凝聚態(tài)物質(zhì)中 ， 在與周圍達到熱平衡后通常要經(jīng)歷一段時間才會和電子湮沒 ， 這段時間為正電子壽命 τ 。 在這方面 ，內(nèi)耗作為對結(jié)構(gòu)十分敏感的手段 ， 能給出其他手段不能給出的信息 。 納米材料由于它的基本構(gòu)成與常規(guī)材料不同 ， 因而它的微結(jié)構(gòu) ， 特別是界面的結(jié)構(gòu) 、 缺陷都有它獨特的特征 。 它的重要特點是在非破壞的情況下靈敏地探測材料的微結(jié)構(gòu) 。 納米固體結(jié)構(gòu)的內(nèi)耗研究 由于內(nèi)部的某種原因使機械能逐漸被消耗的現(xiàn)象稱為內(nèi)耗 。 低溫時 ， 線 2具有較大的 H值 ， 但其 H值隨著溫度的升高下降較快 。 譜線 1與 α— Fe的超微粒的穆斯堡爾譜一致 ， 譜線 2的形狀(寬度 、 強度 )和參數(shù)與通常的多晶鐵的相應量有顯著差異 。 測量是在 10K與室溫間的溫度范圍內(nèi)進行 。穆斯堡爾譜學提供了直接研究它的一個有效手段 ， 并能直接有效地給出有關(guān)微觀結(jié)構(gòu)的信息 。 穆斯堡爾譜研究 在固體中處于激發(fā)態(tài)的核回到基態(tài)時無反沖地放出光子 ， 這種光子被處于基態(tài)的同種核 (又稱吸收體 )無反沖地共振吸收的吸收譜稱為穆斯堡爾譜 。 (1)試樣制備過程中界面結(jié)構(gòu) 弛豫 問題 納米材料的界面由于自由能高 ， 本身處在不穩(wěn)定的狀態(tài) ， 當試樣減薄到可以滿足電鏡觀察所需要的厚度時 ， 由于應力馳豫導致了納米材料界面結(jié)構(gòu)的馳豫 ， 這樣 ， 高分辨電鏡所觀察的結(jié)果很可能與初態(tài)有很大的差異 。Siegel等對 TiO2(金紅石 )納米結(jié)構(gòu)材料的界面進行了高分辨電鏡觀察 ， 沒有發(fā)現(xiàn)無序結(jié)構(gòu)存在 。 結(jié)果表明 ， 納米晶 Pd的界面基本上是有序的 。 Ishida對納米 Pd試樣的高分辨電境觀察發(fā)現(xiàn) ，在晶粒中存在 孿晶 ， 納米晶靠近界面的區(qū)域有 位錯亞結(jié)構(gòu)存在 。 界面結(jié)構(gòu)的電鏡觀察 高分辨透射電鏡為直接觀察納米微晶的結(jié)構(gòu) ， 尤其是界面原子結(jié)構(gòu)提供了有效的手段 。 XPS的實驗表明 ， 納米非晶氮化硅試樣中的 N/Si小于常規(guī)非晶氮化硅的 N/Si比 （ ） （ 見圖 ） ， 而后者為典型的Si－ N4四面體短程結(jié)構(gòu) 。 由表可以看出：對應不同熱處理的試樣的平均鍵長 （ Si— N鍵長或 Si— Si鍵長 ） 幾乎相同 。 由于電鏡觀察和 x光衍射很難給出這類結(jié)構(gòu)的定量數(shù)據(jù) ， 所以 x光徑向分布函數(shù)的實驗研究對了解納米非晶材料的微結(jié)構(gòu)顯得十分重要 。 納米非晶固體界面的 徑向分布函數(shù)研究 納米非晶材料由于顆粒組元本身是非晶態(tài)的 ，因此它是一種無序程度較高的納米材料 。 這就進一步證明了納米晶 Pd的界面是有序的 。 納米 Pd的氫化行為 結(jié)論 ： α－ Pd完全轉(zhuǎn)變成 β－ PdHx的現(xiàn)象說明納米 Pd的界面不是擴展的無序晶界 。 散射矢量振幅 τ=4πsinθ/λ 有序結(jié)構(gòu)模型的實驗依據(jù) 上面已提到 Eastman等人利用 XRD技術(shù)對納米晶 Pd的界面結(jié)構(gòu)進行了深入細致地研究 ， 結(jié)果觀察到納米晶 Pd與粗晶多晶 Pd的界面結(jié)構(gòu)沒有差別 ， 從而否定了納米材料界面的類氣態(tài)模型 。他們對布拉格衍射的強度采用洛倫茲函數(shù)代替了傳統(tǒng)的高斯函數(shù)；用一個二次方程加上一個洛倫茲函數(shù)來擬合了 16個布拉格衍射峰；并把納米微晶 Pd與粗晶多晶的衍射背景進行比較 ，結(jié)果如圖 。 這一成分是由界面原子貢獻的 。壓實后的納米鐵微晶的XRD強度 [圖 (b)]則可分解成兩部分：其晶體組元 — 5至 6納米的 Fe晶粒的貢獻由圖 (a)示出；界面組元的貢獻由總衍射強度圖 (b)減去晶體組元貢獻得到 ， 見圖 (c) 。 類氣態(tài)模型的誕生及爭論 1987年德國薩爾大學新材料研究組Gleiter等人首先用 X射線衍射研究了納米Fe微晶界面的結(jié)構(gòu) 。 概率函數(shù)的峰值變得越來越不顯著 。 如圖 ， 非晶體的原子徑向分布概率函數(shù)第一峰對應于最近鄰原子分布 ，它尖而高 ， 位置與晶體中最近鄰原子間距一致 ， 由峰面積推算得最近鄰原子數(shù)也與晶體的基本一致 ， 表明從最近鄰原子分布看 ， 仍保持晶體的短程有序性 。 多晶是由許多取向不同的單晶晶粒組成 ， 在每一晶粒中原子的排列仍是長程有序的 。 納米結(jié)構(gòu)材料的界面并不是具有單一的同樣的結(jié)構(gòu) ， 界面結(jié)構(gòu)是多種多樣的 。 類氣態(tài)模型 有序模型
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