现代仪器分析测试之考试练习题.docx

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现代仪器分析测试之考试练习题

图1（A为大蓟髓芯横截面的扫描电镜图,可以看出,大蓟髓芯在横切面上具有规则有序且相互联接的孔道结构,孔呈较规则的六边形,孔道较浅,孔径范围为120~160μm.

图1（B为复合孔生物活性玻璃MMBGs的扫描电镜照片.可见这一样品精确地复制了大蓟髓芯大孔的形貌特征,只是由于在晶化和热处理过程中孔径略有收缩,孔径下降为60~100μm.

图5是MMBGs在SBF溶液中浸泡前及浸泡后不同时期的扫描电镜照片,MMBGs浸泡前显示出光滑的表面[图5（A].浸泡1d后,其表面及孔壁内部生成了颗粒状的羟基磷灰石微晶,同时大孔的孔壁也明显增厚[图5（B].从浸泡3d后样品的扫描电镜照片[图5（C]可见,随着浸泡时间的延长,材料的表面及孔壁上布满了由大量球状HAP微晶构成的球形晶簇,浸泡7d后,样品表面的大量HAP颗粒逐渐融合为一体,覆盖在整个材料孔洞的表面[图5（D]

从图6.1可以看出对重金属吸附之前,碳羟磷灰石颗粒较大,并且有很多孔隙较为清晰,这些孔道是碳羟磷灰石吸附重金属的良好场所。

吸附重金属后孔道减少,出现明显的针尖状物质。

有研究表明这些针尖状物质主要是重金属和P所致。

物理吸附

物理吸附的驱动力是分子间作用力,即范德华力,包括色散力、诱导力和取向力。

其特点是吸附质不会固定在特定的吸附位上,可以在一定的范围内移动,所以时常伴随解吸附现象,形成的吸附层可能是单分子层也可能是多分子层,对吸附质没有选择性。

物理吸附过程多为放热反应,反应热较小,一般在低温体系分子内能低,热运动不剧烈时吸附效果较好。

影响物理吸附的主要因素是吸附剂的比表面积。

化学吸附

化学吸附中吸附剂与吸附质结合作用力为化学键力,比物理吸附稳定得多,一般不会解吸附。

化学吸附具有选择性,根据吸附剂表面官能团的不同只对特定离子有吸附作用,形成单分子吸附层。

反应实质是化学键的断裂与重新组合,需要一定的活化能,吸附放热较多。

脱附时可能是原来的吸附质,也可能是新的化合物。

离子交换吸附

离子交换吸附的驱动力是静电引力,吸附剂表面所带的电荷直接影响其吸附性能。

吸附过程中吸附质离子与吸附剂上的某种离子发生对等交换。

金属离子的价态、水合半径等因素都会对离子交换吸附产生影响。

所以离子交换吸附具有一定的选择性,所以不同价态的同种金属离子在与吸附剂发生以离子交换吸附为主的吸附反应时会有差异。

扫描电镜

图3.1氧化处理前后碳纳米管的扫描电镜照片aCNTs;bCNTs-ox

图3.1是硝酸氧化处理前后的碳纳米管的扫描电镜照片。

图中可以看出氧化前后的碳纳米管形态结构没有明显变化,均是弯曲缠绕在一起的,这是其结构存在缺陷导致的。

理论上,碳纳米管是由六元环连接而成的石墨层卷曲形成的,应沿着一个方向生长。

但由于气相沉积法制备过程复杂,六元环结构中引入了五元环和七元环,致使石墨层产生缺陷,碳原子的sp3杂化也会导致缺陷,但正是这些缺陷为化学性质不活泼的碳纳米管表面提供了更多的吸附活性位点。

透射电镜

图3.2氧化处理前后碳纳米管的透射电镜照片aCNTs;bCNTs-ox

图3.2是氧化处理前后碳纳米管的透射电镜照片，其内径在10nm左右，外径20~40nm不等。

TEM照片更清晰地显示了其表面存在的缺陷和分节封口现象，并且氧化后的碳纳米管末端开口更明显一些，这是由于浓硝酸氧化碳纳米管时易首先氧化其缺陷较严重处，如碳纳米管末端。

这一结果证明了在吸附反应后氯磷铅矿（Pb5（PO46Cl形成。

图5.9原始的HAP低倍SEM图（a）和局部放大高倍SEM图（b）和吸附Pb2+产物的低倍SEM图（c）和局部放大高倍SEM图（d）bbspectrumbd

d图5.10原始HAP（a）和吸附Pb2+后产物（c）的透射电镜照片，原始HAP（b）和吸附Pb2+产物（d）的能谱扫描电镜图5.9（a）（b）和（c）（d）分别表示原始的HAP和与6000mg/L的Pb2+溶液反应后所得产物的SEM图。

对比图5.9（a）和（c）可以观察到，原始的HAP由许多纳米棒组成棉花形貌和中空结构，当吸附溶液中Pb2+后，棉花形貌和中空结构消失，不规则的块状结构出现，对比图5.9（b）和（d）可以观察到，吸附反应后的颗粒尺寸比原始HAP明显增加。

5.2.5.3透射电镜为表征原始HAP和吸附Pb2+后产物的颗粒形貌变化，采用TEM对样品进行分析，结果如图5.10（a）所示。

从图5.10（a）可见，原始的HAP棒状结构不规则，直径在2-5nm，长为50-100nm。

吸附Pb2+后，形成的氯磷铅矿颗粒形貌发生了较大变化。

如图5.10（c）所示，氯磷铅矿的颗粒是规则的棒状晶体结构，颗粒尺寸也增大，直径在20-30nm之间，长度在50-200nm之间。

为了分析原始HAP及吸附Pb2+后产物之间的成分变化，本研究采用透射电镜能谱分析原始HAP和吸附后产物的元素，结果如图5.10（b）和（d）。

图5.10（a）和（c）分别标注能谱分析的位置。

原始HAP的能谱上出现Ca，P和O元素的峰是纯净HAP的主要组成成分。

吸附后产物的能谱中Ca元素的峰消失，出现Pb和Cl元素的峰。

这一结果证明了在吸附反应后氯磷铅矿（Pb5（PO46Cl形成。