2024-06-27 14:44:32 安东帕(上海)商贸有限公司
小角 X 射线散射仪
比表面积是多孔材料的关键参数之一,因此快速可靠的测定,对于开发此类材料以及在生产过程中的质量控制非常重要。在这里,我们展示了如何将小角 X 射线散射(SAXS)作为一种快速可靠的方法来确定介孔可控孔玻璃(CPG)样品的比表面积。所得的 SAXS 结果与物理气体(Ar 87K)吸附所得的比表面积非常一致。
多孔材料的应用非常广泛。其独特的性能,可用于能源储存、建筑材料、催化剂等行业。广泛使用的评估多孔材料表面积的标准方法是基于 Brunauer-Emmett-Teller (BET) 方法的气体(例如氮气或氩气)吸附分析。然而,这种方法存在一些局限性:
样品制备时间长
测量时间长
仅适用于无孔和介孔/大孔材料
表面积结果的准确性取决于使用正确的吸附剂
小角 X 射线散射 (SAXS) 是广泛应用于表征纳米材料尺寸、形状和更多结构特性方法。
SAXS 具有几个优点:
无需样品制备
一种非破坏性方法
测试时间短
SAXS 确定表面积的理论基础是 Porod 定律,该定律描述了散射强度 I(q) 随着散射矢量 q 的逆四次幂逐渐向大散射角衰减。X 射线束照射的样品体积内的总表面积 S 是一个比例因子:
为了从 SAXS 数据得到比表面积,应用主方程
其中包括确定常数背景项 A 和 Porod 常数 K。
在实际中,用于确定质量比表面积(Sm)或体积比表面积(SV),有以下两种方法:
Invariant (K/Q) method 不变量法
Absolute-scale method 绝对标度法
本研究展示了使用 Anton Paar 的小角 X 射线散射仪 SAXSpoint 5.0 仪器对可控孔玻璃粉末样品的 SAXS 测试。测试的 SAXS 数据根据 ISO 208044 进行处理,以确定比表面积。
实验
使用 Anton Paar 的 SAXSpoint 5.0 SAXS/ WAXS/GISAXS 仪器测试多孔玻璃微珠 (CPG – 可控的微孔玻璃 ERM-FD-121, 从 BAM 获得) 。该仪器配备 Primux 100 微焦斑 X 射线源(Cu Ka 辐射, λ = 0.154 nm) 和 EIGER 2R 1M 探测器,该探测器还用于测量样品的透射率和获得绝对强度。
图1:配备 Primux 100 微焦斑光源的 SAXSpoint 5.0 系统
样品被填充在 Heated/Cooled Sampler 的粉末样品池中。同样条件下测试空样品池以用于背景扣除。
在 25 °C 下进行 SAXS 测试,范围为 0.068 nm-1 < q < 6.0 nm-1 。
样品 CPG FD-121 扣除背景后的一维散射曲线(如下图 2 所示)。为了进一步解析数据,在 Porod 区域,如下图灰线所示;数据呈直线衰减,这表明不存在分形。
图 2:可控孔玻璃 (CPG FD-121)扣除背景的 1D 散射图
应用了 Invariant method 不变量和 Absolute-scale method 绝对强度两种方法。SAXS 测试得到的结果与使用 Ar (87K) 吸附得到的比表面积结果进行比较,如下表 1 所示。
_
CPG FD-121
Specific surface [m² g-1]
(Absolute-scale method)
99.7 ± 0.2
Specific surface [m² g-1]
(Invariant method)
114.8 ± 0.6
Specific surface [m² g-1]
(by Ar (87K) BET)
98.6 ± 0.6
表 1:比表面积结果
用 Absolute-scale method ,SAXS 测定的质量比表面积与气体物理吸附的结果非常吻合。而应用 Invariant method,SAXS 获得的比表面积结果略高,这可能是因为多分散颗粒或粒间孔隙度存在所导致。
结论
通过这项研究,证明了 SAXS 是一种可靠且快速测定纳米多孔材料比表面积的方法。具有以下优点:
SAXS 不需要耗时的样品制备(如脱气),因此也避免了样品的任何变化
每个样品的分析时间通常仅在几分钟内
它独立于外部参数,例如在气体吸附中面临为样品选择合适的吸附气体的挑战
07-01 英斯特朗
连载 | 药物一致性评价与粒度分析(三)07-01 欧美克仪器
【仪器百科】LS-909丨干湿二合一激光粒度分析仪07-01 欧美克仪器
标准物质解决方案 | PFASs(全氟及多氟化合物)06-29
第九期阿尔塔有约 | 环境专题【新污染物:PFAS】技术研讨会精彩回顾及提问解答06-29
“绿色技术范式”,分析化学未来发展方向——访中国分析测试协会副理事长、辽宁省分析科学研究院原院长刘成雁教授06-29 转载仪器信息网
华西医院-标准型数显脑立体定位仪、双通道体温维持仪、体式显微镜安装完成06-29 迈越生物
科鉴检测助力2家仪器企业获得首批产品可靠性认证证书06-28 科鉴检测
德国耶拿:锂电池生命周期分析解决方案06-28 德国耶拿
AI已来!生命科学本科教学如何紧跟技术浪潮06-28 Opentrons
盛瀚售后,五星级服务的秘诀是什么?06-28 SHINE
专为汽车制造商打造的柔性解决方案——实现制程控制06-28
西北工业大学-脑立体定位仪安装完成06-28 迈越生物
会议邀请 | 第九届海上检验医师论坛06-28
卓立要闻 | 创新发展ing…6月卓立“大事小情”速览06-28 光电行业都会关注
打造信任合作伙伴!2024年度卓立汉光客户满意度调查开启06-28 光电行业都会关注
如何挑选适用于三阶光学非线性的测量系统?Z扫描测量系统来助力!06-28 光电行业都会关注
招聘启事—中国科学院沈阳自动化研究所微纳光学测量表征技术课题组06-28 光电行业都会关注
谱育科技作为主要完成方 荣获2023年度国家科学技术进步一等奖和二等奖06-28 点击关注→
仪器原理丨顶空仪与吹扫捕集仪科普小知识06-28 天美色谱