Методика проведения измерений размеров наночастиц водных неорганических суспензий

Содержание

Слайд 2

Кафедра Фотоники и Оптоинформатики включает научно-образовательный кластер «Физико-химическое конструирование наноматериалов», обладающий

Кафедра Фотоники и Оптоинформатики включает научно-образовательный кластер «Физико-химическое конструирование наноматериалов», обладающий

оборудованием для получения неорганических наночастиц различного состава методом гидротермального синтеза.
Для оценки размеров наночастиц кафедра располагает оборудованием: Анализатор размеров частиц. Принцип измерения основан на динамическом рассеянии света.
Слайд 3

Объект исследования

Объект исследования

Слайд 4

Методика проведения эксперимента

Методика проведения эксперимента

Слайд 5

Электронные фотографии частиц тонкодисперсного кварца

Электронные фотографии частиц тонкодисперсного кварца

Слайд 6

Метод динамического рассеяния света и его реализация в приборе Horiba LB-550

Метод динамического рассеяния света и его реализация в приборе Horiba LB-550

Метод

динамического рассеяния света основан на анализе характера рассеяния пучка излучения, прошедшего через образец, и используется для определения размеров частиц.

Недостатки:
Предполагается, что все исследуемые частицы имеют сферическую форму. Результаты обработки эксперимента не содержат информации о реальной форме частиц.

Реализация метода в приборе Horiba LB-550.
Преимущества:
Достаточно высокая скорость получения данных.
Легкость подготовки образцов.
Возможность исследования суспензий частиц вещества с различной концентрацией в широком диапазоне изменения их размеров.

4

Слайд 7

Объекты исследования – водные суспензии частиц Подписать картинки (*) http://www.biotool.cn/product/graphene-oxide-200-500nm.html (**)

Объекты исследования – водные суспензии частиц

Подписать картинки

(*) http://www.biotool.cn/product/graphene-oxide-200-500nm.html
(**) Кириллова С.А., Смирнов

А.В., Федоров Б.А., Альмяшев В.И., Красилин А.А., Бугров А.Н., Гареев К.Г., Грачева И.E. Морфология и размерные параметры нанокристаллов бемита, полученных в гидротермальных условиях // Наносистемы: физика, химия, математика. 2012. Т. 3, №4. С.101-113.
Слайд 8

Методика исследования При помощи прибора Horiba LB-550 можно исследовать седиментацию частиц

Методика исследования

При помощи прибора Horiba LB-550 можно исследовать седиментацию частиц в

суспензии.
Распределение частиц в суспензии по размерам в процессе седиментации зависит от формы этих частиц.

 

 

 

 

(*)

(*) Dr. U. B. Hadkar. Physical Pharmacy.
Nirali Prakashan, 2007. 314 p.

Слайд 9

Экспериментальные данные (*) Коллоидные частицы Ag 1 2 10 (*) Экспериментальные

Экспериментальные данные (*) Коллоидные частицы Ag

1

2

10

(*) Экспериментальные данные получены Долгушевским Константином

Выявлено совпадение

значений максимального размера частиц в распределении, полученных на приборе Horiba LB-550 и рассчитанных по теоретической зависимости. ???
Слайд 10

Технические характеристики прибора: Принцип измерения: основан на динамическом рассеянии света; Диапазон

Технические характеристики прибора:
Принцип измерения: основан на динамическом рассеянии света;
Диапазон размера частиц:

от 1 нм до 6 мкм;
Количество пробной жидкости необходимой для измерения: от 2 мл до 4 мл;
Источник излучения: лазерный диод 650 нм, 5 мВт.
Слайд 11

Отработка методики проведения исследования водных неорганических суспензий наночастиц при использовании анализатора


Отработка методики проведения исследования водных неорганических суспензий наночастиц при использовании анализатора

размера частиц Horiba LB - 550.
Оценка размеров частиц водных суспензий при использовании различных методов:
Метод динамического рассеяния
Процесс седиментации
математическое моделирование
электронная микроскопия
Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Путем анализа флуктуаций рассеянного света данный метод позволяет определить коэффициент диффузии

Путем анализа флуктуаций рассеянного света данный метод позволяет определить коэффициент диффузии

и размер частиц.
Размер частиц определяется с помощью формулы Стокса-Эйнштейна, которая связывает размер частиц, коэффициентом диффузии и вязкость жидкости.
D – диаметр частиц;
d - коэффициент диффузии частиц;
kB - константа Больцмана;
T - абсолютная температура;
η – сдвиговая вязкость среды, в которой взвешены частицы.

Метод динамического рассеяния света

формула Стокса-Эйнштейна

Слайд 16

Распределение частиц по размерам в исследуемом образце, выводимое на экран компьютера:

Распределение частиц по размерам в исследуемом образце, выводимое на экран компьютера:

q - количество частиц данного диаметра по отношению к общему количеству частиц, D - диаметр наночастиц.

100.0

0.0

Undersize

Слайд 17

Распределение частиц по размерам в коллоидном растворе серебра - серия из пяти измерений. Обработка гистограмм

Распределение частиц по размерам в коллоидном растворе серебра - серия из

пяти измерений.

Обработка гистограмм

Слайд 18

Где J – номер диапазона размеров частиц в распределении; q(J) –


Где J – номер диапазона размеров частиц в распределении;
q(J) – значение

распределения по плотности (%);
D(J) – типовой размер (в мкм) в J-ом диапазоне размеров частиц.

Определение среднего размера частиц

 

Среднеквадратическое отклонение

Слайд 19

Оценка погрешности при определении среднего размера частиц Таблица 1

 

Оценка погрешности при определении среднего размера частиц

 

 

Таблица 1