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?
- 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
- 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
- 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
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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。