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技術文章

核磁法與其他測比表面積方法對比

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比表面積分為體積比表面積和質量比表面積,分別為m2/V和m2/M,我們通常把后者直接稱為固體的比表面積,單位是:m2/g。比表面積是衡量物質特性的重要參量,其大小與顆粒的粒徑、形狀、表面缺陷及孔結構密切相關。當比表面積達到一定程度時,它對物質的許多物理及化學性能會產生很大影響,特別是隨著顆粒粒徑的變小,比表面積成為了衡量物質性能的一項非常重要參量,如目前廣泛應用的納米材料、電池材料、催化劑、橡膠中碳黑補強劑等。
比表面積分析測試方法有很多種,主要有氣體吸附法、粒度推算法、透氣法、消光法等,其中,由于氣體吸附法測試原理可靠,重復性好,在國內外各行業(yè)中被廣泛使用,并逐漸取代了其它比表面積測試方法,成為*的*
測試方法。低場核磁共振法是近幾年興起的一種*的測試懸浮液顆粒比表面積的方法,相比氣體吸附法,低場核磁共振法測試時間短,不需要繁瑣的樣品處理過程,無需引入外部試劑。在監(jiān)測懸浮液狀態(tài)下顆粒與溶劑之間的表面化學、親和性、潤濕性等方面具有*的優(yōu)勢。

測試方法分類:

測比表面積各方法:

核磁共振法測比表面積原理:

低場核磁共振方法可以對懸浮液狀態(tài)下的顆粒進行比表面測量和分析。其工作原理是當樣品顆粒在懸浮液狀態(tài)下時,吸附了一層厚度為L的水分子層,此即為吸附水,則水分子層外為自由水,吸附水與自由水中的H質子活性存在很大的差異,使得吸附水的弛豫時間遠小于自由水的弛豫時間,這個差別可以反映與顆粒表面吸附溶液的量,進而推導出顆粒的濕式比表面積。

核磁共振法具有多項*的優(yōu)勢:測試簡單、快速,整個測試過程在3min內;樣品無需預處理,無需引入外部試劑;測試結果可靠且穩(wěn)定性高、重復性好;適用性廣,可測量任何大小、形狀的顆粒,精度高。

核磁共振法適用材料范圍:
1、顆粒:SiO2、SiC、ZnO、Al2O3、BaCO3、石墨烯、活性炭、炭黑等一百多種材料;
2、懸浮體系溶劑類型:水、乙醇、丁酮、甲苯等各類含H質子溶劑。

應用領域:
1)*制陶術:濕式制程、加工工藝改善,分散性的質控和研發(fā);
2)納米科技:納米粒子表面的化學狀態(tài),如: 吸附和脫附作用,比表面積的變化等;
3)電子材料:濃稠狀漿料和研磨液 (CMP) 的開發(fā)及品管;
4)墨水:碳黑、顏料分散,*適研磨條件,表面親和性及化學和物理狀態(tài);
5)能源:電池,太陽能板等的碳黑,納米碳管和漿料的分散,粒子表面的化學和物理狀態(tài);
6)制藥:API濕潤性、親和性及吸水性的差異;
7)其他: 全部的濃稠分散懸濁液體,納米纖維,納米碳等。

案例1 藥物活性成分粒徑控制

藥物活性成分:制藥過程中,通過濕法研磨控制藥物活性成分的粒徑大??;提高藥物活性成分用以研究生物相容性、生物活性和分解性能。

結論:隨著研磨時間的增長,溶液的T2變小,比表面積變大,粒徑變小。研磨1h之后,粒徑基本穩(wěn)定。

案例2 添加分散劑顆粒比表面積的影響

加入分散劑后,比表面積顯著增加,有利地證明了此分散劑的性能。

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