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EPR/ESR(顺磁共振波谱仪)
EPR是唯一能直接跟踪未配对电子的研究方法, 提供着原位和无损的电子、轨道和原子核等微观尺度的信息。若在垂直于H的方向,加上频率为v的电磁波恰能满足 hv=gβH 这一条件时,低能级的电子即吸收电磁波能量而跃迁到高能级,此即所谓电子顺磁共振。EPR只能研究顺磁性的物质。
样品要求:
粉末样品10-20mg以上;液体样品2ml以上;
测空位的话,块体/薄膜要求2个方向3mm以内,另一个方向1cm以内;自由基在外面前处理,对块体/薄膜样品尺寸无要求
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UPS(紫外光电子能谱仪)
紫外光电子能谱UPS(ultraviolet photo-electron spectroscopy)以紫外线为激发光源的光电子能谱。激发源的光子能量较低,该光子产生于激发原子或离子的退激,最常用的低能光子源为氦Ⅰ和氦Ⅱ。紫外光电子能谱主要用于考察气相原子、分子以及吸附分子的价电子结构。
紫外光电子谱的基本原理是光电效应。它是利用能量在16-41eV的真空紫外光子照射被测样品,测量由此引起的光电子能量分布的一种谱学方法。
忽略分子、离子的平动与转动能,紫外光激发的光电子能量满足如下公式:
hν=E
b
+E
k
+E
r,
其中E
b
电子结合能,E
k
电子动能,E
r
原子的反冲能量。
电子能谱目前主要应用于
催化
、金属腐蚀、粘合、电极过程和半导体材料与器件等这样一些极有应用价值的领域,探索固体表面的组成、形貌、结构、化学状态、电子结构和表面键合等信息。随着时间的推移,电子能谱的应用范围和程度将会越来越广泛,越来越深入。
由于紫外光电子能谱的光源能量较低,线宽较窄(约为0.01eV),只能使原子的外层价电子、价带电子电离,并可分辨出分子的振动能级,因此它被广泛地用来研究气体样品的价电子和精细结构以及固体样品表面的原子、电子结构。
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ICP-AES(电感耦合等离子原子发射光谱仪)
主要用于
微量元素
的分析,可分析的元素为大多数的金属和硅、磷、硫等少量的非金属,共72种。广泛地应用于质量控制的
元素分析
,
超微量元素
的检测,尤其是在环保领域的
水质监测
。还可以对
常量元素
进行检测,例如组分的测量中,主要成分的元素测定。
与其它光学分析仪器方法相比
ICP-AES
方法具有以下几个明显的优势:
a 分析速度快
ICP-AES 法干扰低
时间分布
稳定 线性范围宽 能够一次同时读出多种被测元素的特征光谱 同时对多种元素进行定量和定性分析 一般一个样品分析 5 个元素 3 分钟就可以完成
b
检出限
低,分析灵敏度高(可检出ng/ml级含量)
c 分析
准确度
和
精密度
较高
ICP-AES
法是各种分析方法中干扰较小的一种, 一般情况下其
相对标准偏差
<10% ,当分析物浓度超过100 倍检出限时, 相对标准偏差<1%
d 测定范围广
可以测定几乎所有紫外和
可见光
区的
谱线
,被测元素的范围大, 一次可以测定几十个元素。
e 分析
动态范围
小。(
工作曲线
的直线范围可达4-5个
数量级
)
f
基体效应
小。
能够进行定性及定量分析,能实现一次进样多元素同时分析,分析软件及
数据处理系统
便于操作,功能强大。
控制及数据处理系统:中文软件、Windows系统界面操作、使用十分方便,大大提高了分析效率。
◇ 可编辑的分析条件和分析
数据文件
◇ 可创建定量分析和定性分析必须的测量条件
◇ 可完成定量和定性分析
◇ 可处理和确定从各种分析中获得的数据
◇ 具有控制
等离子点火
、灭火、波长定位等多项功能
◇ 可脱机使用软件,随时查看数据库资料,修改参数
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HPLC(高效液相色谱仪)
色谱特点:
高压——压力可达150~300 kg/cm
2
。色谱柱每米降压为75 kg/cm
2
以上。
高速——流速为0.1~10.0 mL/min。
高效——塔板数可达5000/米。在一根柱中同时分离成份可达100种。
高灵敏度——紫外检测器灵敏度可达0.01ng。同时消耗样品少。
HPLC与经典液相色谱相比有以下优点:
速度快——通常分析一个样品在15~30 min,有些样品甚至在5 min内即可完成。
分辨率高——可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果。
灵敏度高——紫外检测器可达0.01ng,荧光和
电化学检测器
可达0.1pg。
色谱柱可反复使用——用一根色谱柱可分离不同的化合物。
样品量少,容易回收——样品经过色谱柱后不被破坏,可以收集单一组分或做制备。
应用:
高效液相色谱法只要求样品能制成溶液,不受样品挥发性的限制,流动相可选择的范围宽,固定相的种类繁多,因而可以分离热不稳定和非挥发性的、离解的和非离解的以及各种分子量范围的物质。
与试样预处理技术相配合,HPLC 所达到的高分辨率和高灵敏度,使分离和同时测定性质上十分相近的物质成为可能,能够分离复杂相体中的微量成分。随着固定相的发展,有可能在充分保持生化物质活性的条件下完成其分离。
HPLC成为解决生化分析问题最有前途的方法。由于HPLC具有高分辨率、高灵敏度、速度快、色谱柱可反复利用,流出组分易收集等优点,因而被广泛应用到生物化学、食品分析、医药研究、环境分析、无机分析等各种领域。高效液相色谱仪与结构仪器的联用是一个重要的发展方向。
液相色谱-
质谱
联用技术受到普遍重视,如分析氨基甲酸酯农药和多核芳烃等; 液相色谱- 红外光谱联用也发展很快,如在环境污染分析测定水中的烃类,海水中的不挥发烃类,使环境污染分析得到新的发展。
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BET(物理吸附仪)
项目介绍:
BET物理吸附仪目前主要应用于多孔材料的比表面积与孔结构的分析,其利用固体材料的吸附特性,借助气体分子作为“量具”来度量材料的表面积和孔结构,可测试材料的比表面积、总孔容、孔径分布和吸脱附曲线等数据;
常用的吸附质气体有氮气,二氧化碳,氩气,氢气等;
可测试的孔径范围包括微孔(孔直径φ<2nm)和介孔(2 nm ≤ φ ≤ 50 nm);
介孔模式:包含介孔范围内等温吸脱附曲线,比表面积,孔容、孔径分布等数据;
全孔模式:包含微孔和介孔范围内等温吸脱附曲线,比表面积,孔容、孔径分布等数据;
比表面积模式:只有p/p
0
在0.05-0.35之间得到比表面积数据,没有等温吸脱附曲线和孔容孔径等数据。
样品要求:
1)比表面积大于500请提供100mg以上,可以用公式:比表面积(m
2
/g)*样品量(g)=15-20m
2
来大致确定所需样品量,实际测试老师会根据情况来确定测试样品量。
(2)在不知道比表面积情况下,一般测试全孔和微孔质量要100mg以上(前提是样品中有微孔),测试介孔需要250mg以上,为方便取样,请
不要用自
封袋装样。
(3)
一般都是粉末样品,如是颗粒状请尽量物理粉碎得比较小,
一般要求在3mm以下
。
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18
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压汞仪
项目介绍:
压汞仪采用Windows软件进行实时显示,具有自动清零、校正检查及安全监测等功能。最高工作压力可达60000PSI,孔分析范围440um至3.6nm。适用于粉末或
多孔材料
的孔径分布、孔体积、比表面积、堆积密度、表观密度、孔隙度、颗粒分布及相关特性的测试。
原理:
汞对大多数固体材料具有非润湿性,需外加压力才能进入固体孔中,对于圆柱型孔模型,汞能进入的孔的大小与压力符合Washburn方程,控制不同的压力,即可测出压入孔中汞的体积,由此得到对应于不同压力的孔径大小的累积分布曲线或微分曲线。
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SAXS(X-射线小角散射)
小角X射线散射的概述
小角X射线散射
(Small Angle X-ray Scattering),简写为:SAXS,又名:X射线小角散射。小角X射线散射(SAXS)是指当X射线透过试样时,在靠近原光束2°~5°的小角度范围内发生的散射现象。是一种区别于X射线大角(2θ从5 ~165 )衍射的结构分析方法。利用X射线照射样品,相应的散射角2θ小(5 ~7 ),即为X射线小角散射。(SAXS对于电子密度的不均匀性特别敏感,凡是存在纳米尺度的电子密度不均匀区的物质均会产生小角散射现象。
原理:
当X射线照射到试样上时,如果试样内部存在纳米尺度的电子密度不均匀区,则会在入射光束周围的小角度范围内(一般20 ≤5°)出现散射X射线,
小角X射线散仪基本结构
X射线光源:封闭X射线管、旋转阳极X射线管
光学系统:针孔狭缝光学系统、四狭缝光学系统、锥形狭缝光学系统、Kratky光学系统
探测器:位敏探测器、影像板、电感耦合探测器
小角X射线散射的优点
①制样简单
②研究溶液中有微粒时特别方便:X射线衍射(WAXD或XRD)研究对象是固体,而且主要是晶体结构,即原子尺寸上的排列。小角X射线散射(SAXS),其研究对象远远大于原子尺寸的结构,涉及范围更广,如微晶堆砌的颗粒,非晶体和液体等。
③当研究生物体的微结构时,SAXS可以对活体或动态过程进行的研究
④某些高分子材料可以给出很强的散射信号,但TEM得不到有效信息。
⑤电子显微镜方法不能确定颗粒内部密闭的微孔,如活性炭中的小孔;而小角×射线散射能做到这一点
⑥研究高聚物流态过程,例如熔体到晶体的转变过程。
SAXS研究对象大致可以分为以下两大类:
●散射体是明确定义的粒子,如大分子或者分散物质的细小颗粒,包括聚合物溶液、生物大分子、催化剂中孔洞等。SAXS可以给出明确定义的几何参数,如粒子的尺寸和形状等。
●散射体中存在亚微观尺寸上的非均匀性,如悬浮液、乳液、胶状溶液、纤维、合金、聚合物等。通过SAXS测定,可以得到微区尺寸和形状、非均匀长度、洁体积分数和比表面积等统计参数。
小角X射线散的试样制备方法
①块状试样
块状试样太厚,光束无法通过,因此必须减薄
②薄膜试样
如薄膜试样厚度不够,可以用几片相同的试样叠加在一起测试
③粉末试样
粉末试样应研磨成无颗粒感,测试时,需用非常薄的铝箔(载体)包住,或把粉末均匀搅拌在火棉胶中,制成合适厚度的片状试样
④纤维试样
对于纤维状试样,应尽可能剪碎,如同粉末试样那样制备
⑤颗粒状试样
对于无法研磨的粗颗粒状试样是比较麻烦的。一个方法是将颗粒尽可能切割成相同厚度的薄片,然后整齐的平铺在胶带上;另一个方法是将颗粒熔融或溶解,制成片状试样,但前提是不能破坏试样原有的结构。
⑥液体试样
溶液试样须注入毛细管中测试。制备溶液时,需注意:1.溶质在溶剂中完全溶解,即无沉淀。2溶质与溶剂的电子密度差尽可能大。
小角X射线散的样品要求:
粉末20mg;
块体长宽1cm,越薄越好;
溶液2ml,需要测溶剂的话,溶剂也需要2ml。
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紫外/可见/近红外漫反射测试
项目简介:
紫外可见吸收/漫反射光谱,常简称为紫外可见光谱。紫外可见光谱法是利用物质对光的选择性吸收、透射或反射的特性,从而测定、分析、推断物质的组成、含量及结构。
由于远紫外区域的测试条件严苛,仪器复杂,因此一般不用此波段光进行测量。现在主流的仪器基本都可实现波长范围覆盖近紫外、可见、近红外、中红外光区的测试,并尽可能降低在近红外、中红外光区的噪音。在实际应用中,更多的材料还是测试波长200-800 nm范围(包含紫外-可见区域)。
样品要求:
液体、透明薄膜选吸收或透过;粉末、块体、不透明薄膜选吸收或反射。
粉末样品一般需要100mg以上,块状或薄膜样品要求尺寸>=1*1cm,测试范围200-2500nm。
液体样品(即配好需要浓度的溶液)样品量5ml或以上(润洗池子+测样3ml)吸光度范围达3Abs,浓度范围一般是:10ppb- 1000ppm,测试范围200-3300nm。非水溶剂请提供空白溶剂,测试时扣除背景使用!
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