奈米材料

某氧化鋁奈米粉末以TEM觀察的一次粒子直徑約為30 nm,由BET比表面積假設為球形求得的粒徑也約為30 nm。然而分散在水中以動態光散射量測的平均粒徑約為400 nm。對此結果最適當的解釋為下列何者?

  1. A粒子內部有許多封閉細孔,BET法把表面積量得過大,因此BET粒徑偏小
  2. B粒子每1個都是約400 nm的單晶,TEM與BET法都只看到表面的凹凸
  3. C一次粒子約為30 nm,但在液中以許多一次粒子聚集而成、約400 nm的團聚體(二次粒子)運動
查看答案與解析

正確答案:C. 一次粒子約為30 nm,但在液中以許多一次粒子聚集而成、約400 nm的團聚體(二次粒子)運動

BET法計算的是氣體分子能到達的表面,因此即使一次粒子以點接觸聚集,其表面幾乎全部都會被量到。由TEM的一次粒徑與BET粒徑(d = 6/(ρS))一致,可認為一次粒子的大小約為30 nm,內部細孔等也很少。另一方面,動態光散射量測的是在液中一起運動的粒子集合體大小,因此約400 nm這個值表示一次粒子團聚而成的二次粒子大小。氣體無法進入封閉細孔,因此不會成為BET法把表面積量得過大的原因。既然TEM看得到一次粒子,400 nm單晶的解釋也不符合。以分散劑或超音波處理打散團聚後,液中的粒徑就會變小。

回報錯誤

練習這個領域 前往領域頁面

奈米材料的其他題目

  1. 設直徑20 nm的球形TiO₂奈米粒子(密度4.0 g/cm³)全部大小相同且各自分散。每1 g粉末的表面積(比表面積)最接近下列何者?
  2. 金、錫等金屬的奈米粒子,在粒徑縮小到數nm時,會在低於塊材熔點的溫度熔化。這種熔點下降的主要原因,下列何者正確?
  3. 設球形金屬奈米粒子的熔點可用直徑d近似為 Tm(d) = Tm∞(1 − β/d)。設金的塊材熔點 Tm∞ = 1337 K,β 為假設的模型值 1.0 nm,直徑5.0 nm的金奈米粒子熔點最接近下列何者?
  4. 單壁奈米碳管的電子性質,由表示石墨烯捲繞方向的掌性指數(n, m)決定,n − m 為3的倍數時呈金屬性,否則呈半導體性。下列何者呈金屬性?
  5. 單壁奈米碳管的直徑,以石墨烯的晶格常數 a = 0.246 nm 表示為 d = a√(n² + nm + m²)/π。掌性指數(10, 10)的奈米碳管直徑最接近下列何者?