气凝胶的SEM(扫描电子显微镜)测试步骤如下:
1. 样品制备:
- 气凝胶通常导电性差,需喷金或喷碳处理以减少电荷积累,提高图像质量。喷金时间一般为30秒至2分钟,厚度约5-20纳米。
- 若气凝胶脆性大,可先进行冷冻断裂或超薄切片处理,以暴露内部结构。对于块状样品,建议用液氮冷冻后断裂。
2. 样品固定:
- 使用导电胶带或银胶将样品牢固粘附在样品台上,避免测试过程中位移。若样品疏松,可先压片处理。
3. 参数设置:
- 加速电压通常选择5-15 kV,过高电压可能导致样品损伤,过低则降低分辨率。低真空模式(如环境SEM)适合含水或易脱水样品。
- 工作距离建议5-10 mm,探针电流根据信号强度调整。
4. 形貌观察:
- 先低倍率(500-2000X)定位感兴趣区域,再逐步放大至高倍率(10,000-50,000X)观察孔结构。注意调节对比度和亮度以凸显三维网络特征。
5. 能谱分析(EDS):
- 若需成分分析,可结合EDS。注意气凝胶的低原子序数元素(如C、O)检测需降低电压并延长采集时间。
扩展知识:
环境SEM(ESEM)可直接观察含水气凝胶,避免干燥导致结构坍塌。冷冻SEM(Cryo-SEM)能保留孔内液体相,适合研究溶胶-凝胶过程。
聚焦离子束(FIB-SEM)可实现三维重构,但可能破坏气凝胶的纳米多孔结构。
比表面积和孔径分布需结合BET测试,SEM仅提供形貌信息。
新型气凝胶(如石墨烯、碳纳米管增强型)需注意电子束敏感性,建议低剂量模式成像。
标定需用标准尺寸样品(如已知粒径的金颗粒),图像后期可用软件测量孔径和骨架尺寸,但需考虑投影误差。
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