1.前言

    納米科技是未來高科技發(fā)展的基礎(chǔ)，納米材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)以及顯微組織關(guān)系是決定其性能以及應(yīng)用的關(guān)鍵因素，能夠用于納米材料表征的儀器分析方法已經(jīng)成為納米科技中必不可少的實驗手段。許多研究人員以及相關(guān)人員對納米材料還不是很熟悉，尤其是對如何分析和表征納米材料，獲得納米材料的一些特征信息還存在一定疑惑。

    圖1 納米材料常用的表征技術(shù)

    從納米材料的表征技術(shù)角度分類的話，見圖1。不過為了讓大家更好的理解這些表征技術(shù)各自發(fā)揮的作用，我們從納米材料的角度來分別介紹，主要從納米材料的組成成分、形貌、粒度、結(jié)構(gòu)等方面進行簡單介紹。

    2. 組成成分分析

    當(dāng)我們合成好納米材料后，我們一般需要知道材料的成分是否是我們想要的，從而進行下一步相關(guān)性能的測試。因此首先確定納米材料的元素組成，判斷材料的純度，是否含雜質(zhì)以及濃度等至關(guān)重要。為達到此目的，以下表征技術(shù)我們可以選擇。

    a.用來分析納米材料的體相元素組成以及雜質(zhì)成分：

    b.用來分析納米材料的表面與微區(qū)成分：

    案例：

    表1 在本研究中應(yīng)用的不同ICP-MS技術(shù)的具體特征[1]

    圖 2 樣品的（A） X射線光電子能譜和（B） 俄歇電子能譜[2]

    3. 形貌分析

    材料的很多重要物理化學(xué)性能是由其形貌特征所決定的，比如顆粒狀與納米線和管狀的納米材料的物理化學(xué)性能有很大的差異。因此我們也需要利用一些技術(shù)來表征納米材料的形貌，常用的有以下技術(shù)可以選擇：

    除了以上四種，另外還有掃描透射電子顯微鏡（STEM），場發(fā)射顯微鏡（FEM），場離子顯微鏡（FIM）等等。

    案例：

    圖 3 CuO納米粒子的（A） SEM、（B） TEM、（C）AFM圖[3]

    4 .粒度分析

    對于納米材料，其顆粒大小和形狀對材料的性能起著決定性的作用。一般由于顆粒形狀的復(fù)雜性，很難直接用一個尺度來描述一個顆粒大小，因此，廣泛采用等效粒度的概念來描述。不同的粒度分析技術(shù)所依據(jù)的測量原理不同，其顆粒特性也不同，因此只能進行等效對比。分析納米材料粒度的技術(shù)常用的有以下兩種。

    案例：

    圖 4 納米材料的（A） TEM圖和（B） DLS圖[4]

    5 .結(jié)構(gòu)分析

    除了成分和形貌以及粒度外，納米材料的結(jié)構(gòu)對材料的性能也有著重要的作用，包括物相結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)等。

    案例：

    圖 5 納米材料的（A） XRD、（B） Raman、（C）高分辨TEM圖和SAED圖[5]

    案例：

    圖 6 納米材料的（A-D） TEM圖、（E）氮吸附脫附等溫線和SAXRD圖[6]

    案例：

    圖 7 透明質(zhì)酸的（A） IR圖、（B）Raman圖和（C）13C NMR譜圖[7]

    6. 其他

    熱分析技術(shù)是在程序溫度控制下研究材料的各種轉(zhuǎn)變和反應(yīng)，如脫水，結(jié)晶-熔融，蒸發(fā)，相變等以及各種無機和有機材料的熱分解過程和反應(yīng)動力學(xué)問題等，是一種十分重要的分析測試方法。

    案例：

    圖 8 聚合物的（A） DSC圖、（B）DTA圖和（C）TG圖[8]

    參考文獻

    [1] Hsiao I L, Bierkandt F S, Reichardt P, et al. Quantification and visualization of cellular uptake of TiO2 and Ag nanoparticles: comparison of different ICP-MS techniques[J]. Journal of Nanobiotechnology, 2016, 14（1）：50, doi:10.1186/s12951-016-0203-z.

    [2] Nijs D J M M, Silfhout V A. The Ti/c-Si solid state reaction: II. Additional measurements by means of RBS, XPS and AES[J]. Applied Surface Science, 2017, 40（4）：349-358.

    [3] Gu H, Chen X, Chen F, et al. Ultrasound-assisted biosynthesis of CuO-NPs using brown alga Cystoseira trinodis: Characterization, photocatalytic AOP, DPPH scavenging and antibacterial investigations[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2018, 41:109-119.

    [4] Chen Q, Feng L, Liu J, et al. Intelligent Albumin-MnO2 Nanoparticles as pH-/H2O2-Responsive Dissociable Nanocarriers to Modulate Tumor Hypoxia for Effective Combination Therapy[J]. Advanced Materials, 2016, 28（33）：7129-7136.

    [5] Shen S C, Chen Q, Chow P S, et al. Steam-Assisted Solid Wet-Gel Synthesis of High-Quality Nanorods of Boehmite and Alumina[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2007, 111（2）：700-707.

    [6] Yang Y, Wang S, Xu C, et al. Improved fluorescence imaging and synergistic anticancer phototherapy of hydrosoluble gold nanoclusters assisted by a novel two-level mesoporous canal structure of silica nanocarrier[J]. Chemical Communications, 2018:10.1039.C8CC00685G.

    [7] Alkrad J A, Mrestani Y, Stroehl D, et al. Characterization of enzymatically digested hyaluronic acid using NMR, Raman, IR, and UV-Vis spectroscopies[J]. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2003, 31（3）：545-550.

    [8] Hatakeyama T, Nakamura K, Hatakeyama H. Determination of bound water content in polymers by DTA, DSC and TG[J]. Thermochimica Acta, 1988, 123（1）：153-161.

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