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复合镀层中纳米微粒含量的测定方法研究

IT圈 admin 2024-06-06 71浏览 0评论

2024年6月6日发(作者：位寒梦)

２００４年中国化工学会无机盐学术年会

一————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一

复合镀层中纳米微粒含量的测定方法研究

于欣伟１，刘建平。，赵国鹏２，陈姚１，文玉然１，卢健勇ｔ

（１，广；Ｉｆ｛大学生化学院．广东广州５１００９１ｆ２．广州市二轻工业科学技术研究所．广东广州５１０１７０）

摘要：采用紫外一可见分光光度珐测定复合镀层的酸性溶解渡（ｐＨ＝１的ＨＮＯ，溶液、ｐＨ＝

１的ＮｉＳＯ．一ＨＮｏＩ溶液、ｐＨ＝ｌ的ＣｕＳＯ．一ＨＮＯ。溶液和ｐＨ＝ｌ的ＺｎＳＯ，－－ＨＮＯ，溶液）中纳米

ＡＩｚＯｊ的古量．结果表明，这些体系均存在空白液吸光度很低，工作液吸光度较高的较大的波长区

问，是分光光度分析法中理想的测定体系Ｉ所对应的标准曲线线性都十分理想．相关系数均大于０．

９８。实验还将此方珐与重最分析法进行了对比．该方法的平均相对误差（ｚ．１ｓ％）远远小于重量分

析法（９８．２３％）．且比重量分析法（两夭时问）省时（小于一小时）．

关键词ｔ复合镀Ｉ纳米复合锰，共析量，分光光度法Ｉ纳米溶液

５Ｉ言

纳米复合镀层材料是目前七大类纳米复合材料之一，在材料表面防护和改性等方面Ｂ出

现前所未有的广泛的应用前景ｎ。】。在纳米复合镀的工艺研究中。镀层中纳米微粒共析量犬小

的确定十分重要，目前的测定方法基本采用重量法或表面能谱分析法（如，ＥＤＸ、ＸＰＳ等）［Ｉ．“。

重量法测定复合镀层中纳米微粒共析量的工艺是：首先将镀层溶于酸后得到含纳米微粒

的溶解液（其中的纳米微粒含量多在几十个一几百个ｐｐｍ），经多次清洗、分离和干燥后称重得

到共析量的大小。由于纳米微粒悬浮性很强，在多次清洗、分离过程中难免丢样，会带来较大的

实验误差．甚至无法测定。而且还存在操作工序多、费时等缺点。

表面能谱分析法属于半定置的分析方法，测定误差较大，对于纳米微粒分布并不均匀的复

合镀层，这种微区分析法带来较大程度的随机性，若测定点不是足够多，测定误差会很大，而多

点测定费时较多，导致昂贵的测试费用。另外，表面能谱分析法所用仪器极其昂贵，使其应用受

到很大限制。

本研究针对现有重量法及表面能谱分析法的缺点，提供一种采用常规仪器紫外一可见分

光光度计分析复合镀层中纳米微粒含量的测定方法嘲。本文主要介绍纳米Ａｌ。ｏ。复合镀层经

溶解得到的酸性纳米溶液中纳米Ａｌ：Ｏ。的测定方法及实验结果，并将本方法与重量法及表面

能谱分析法进行对比。

２实验部分

２．１主要原料厦仪器

主要原料：ａ相Ａｉ：０３：Ｄｅｇｕｓｓａ生产，纯度；＞９９．９９％、粒径：８０ｎｍ、比表面：１

４０

ｍ２／ｇ、敦

实密度：０．３—０．６９／ｃｍ３；仪器：ｕＶ＿２６０型紫外可见光度计：１３本岛津公司；ＮＰ—Ｂ一４０－－４００

型超声波清洗设备：广州新栋力超声电子设备有限公司；ｐＨＳ５２５型ｐＨ计：上海雷磁仪器厂；

８００型离心机：上海学术器械厂。

２

２空白液（稀释液）组成

基金项目：广州市科技局纳米技术专项课题（２００２２２－－Ｄ２０１１）（广州电沉积工艺技术开放

实验室）本实验主要是以量大面广的镀镍、镀铜和镀锌为对象，模拟这些镀层的溶解液，配制相

５０

一～———————————————————————————————————————————————————————————————一

２００４年中国化工学会无机盐学术年会

应的纳米溶液作为空白液，考查该分析方法的可行性，即：ｐＨ＝１的ＨＮ（）３溶液、ｐＩ｛；１的

３实验方法

ＮｉＳＯ・一Ｉ｛ＮＯｓ溶液、ｐＨ＝ｌ的ＣｕＳＯ．－－ＨＮ０３溶液、ｐＨ＝１的ＺｎＳＯ。－－ＨＮＯ，四种空白溶液。

２

ｚ

３．１紫外一可见分光光度法测定溶液中纳来微粒的含量该方法测定溶液中纳米微粒的含

特征吸收波长（＾吸）的确定一标准工作曲线的制作一实际样品测定

（１）特征吸收波长的确定：

量主要包括三个部分：

称取一定量的ＡＩｔＯ，纳米粉体，置于１００ｍｌ烧杯中，用上面所述空白液中的某一种作为稀

释液ｔ转移至１００ｍｌ容量瓶（必要时调节溶液ｐＨ至某一定值）。超声处理２０分钟，用紫外可见

分光光度计测定吸光度随波长变化的曲线（Ａ。一ｘ，以空白液为参比液）ｉ再将不含ＡＩ：Ｏ。纳米

粉体的相应的空白液，重复上述操作。测定吸光度随波长变化曲线（Ａ：一ｘ，水作参比液），对比

两者吸收盛线，选择在某ｘ处Ａｔ较大面Ａ２较低处的渡长作为＾吸，实验步骤如示意图１所

示。

朋１悖证较段最长的确定

（２）标准工作陆线的制作：

分别配制不同浓度的纳米粉体溶液。按上述操作，以确定的ｘ吸为特征波长，测定吸光度．

得该体系浓度和吸光度关系的标准工作曲线。

（３）实际样品测定：按制作标准工作曲线的操作，测定实际待测工作液的吸光度，将测定的

吸光度经工作曲线查得对应浓度后，求出工作液中纳米微牧的含量。

ｚ．３．２重量分析法测定溶液中纳米檄粒的含量本实验采用以下方法测定溶液中缩米微粒的

含量：

在１００ｍｌ待铡纳米溶液中，平行取三份ｉ０．００ｍｌ溶液，置于有元灰定量滤纸的漏斗中过

滤；待过滤完毕，清洗漏斗壁ｚ一３次，清洗完毕，将有纳米粉体的定量滤纸折叠成纸包置于已

烘干至恒重的瓷坩埚中。把瓷坩埚置于电热炉中加热，使定量滤纸炭化、灰化。待定量滤纸灰

化后，把瓷坩埚放人６００℃马弗炉灼烧至恒重，取出、冷却至室温后称重。

３实验结果与讨论

３

１特征吸收波长的确定

分别用ｐＨ＝１的ＨＮＯ：、ＮｉＳＯｔ－－ＨＮＯｓ溶液、ＣｕＳＯｔ－－ＨＮＯ，溶液、ＺｎＳＯｔ—ＨＮＯｓ溶液模

拟复合镀层溶解液，测定其酸性溶液中纳米微粒的古赶。以上述酸性溶液中的任何一・种为空白

液。配制ｏ．０７５０９／］００ｍｌ纳米Ａ１２０：复合镀屡溶解液，按１．３

ｌ（１）所述方法测定波长和吸光度

的关系曲线．同时测定空白液的波长和吸光度的关系曲线，结果如图２～图５所示。

由图２—５可见：四个体系空白渡的吸光度随波长的变化情况基本相同，在波长为２００一

２６０ｎｍ之间均有～个很强的吸收峰。这些体系在波长大干３５０ｎｍ时，空白液的吸收很小或趋

于零，而工作液的吸收较强，是分光光度分析法中理想的测量体系，由图２一㈣ｉ可确定各体

系的特征吸收波长如表１所示。

５１

２００４年中国化１学会无机盐学术年会

１．ＡＩ：ｑ—ｐＨ一１的ＨＮＯ，溶液

２，空白液：ｐＨ＝１的ＨＮＯ，溶液

图２

１．Ａ１２０３一ｐＨ＝１的ＮｉＳＯ。一ＨＮ０３溶液

２．空白液｛ｐＨ＝１的ＮｉＳＯ。一ＨＮＯａ溶液

圉３．ｐＨ＝１的ＮｉＳＯ．－－ＨＮＯ｝纳米溶液Ａ—ｘ关系

ｐＨ＝ｌ的ＨＮ０３蚺米溶液Ａ—ｘ关系

田４

——一一

２．空白液ｔｐＨ＝１的ｃｕｓ０・－－ＨＮＯ，溶液

２．空白藏ｔ

ｐＨ＝１的ＺｎＳ０４－－ＨＮＯｓ溶液

ｐＨ＝１的ＣｕＳＯ。一ＨＮＯ，蚺米溶赦Ａ－－），关系

重５

１．ＡＩｉｏ｜一ｐＨ＝１的ＣｕＳＯ．一ＨＮＯ，藩藏

１．ＡＩｚＯ。－－ｐＨ＝Ｉ的ＺｎＳｏ．一ＨＮ嘎溶液

ｐＨ善１的ＺｎＳＯ。一ＨＮＯ，蚋米藩液Ａ—ｘ关联

裹１酸性溶解液中特征吸收波长

ＮｉＳＯ（一ＨＮＯ，溶液

ＨＮＯ，溶液

ｃｕｓｏ，一ＨＮ侥溶菠

ｚｎｓｏ，一ＨＮＯ。溶菠

ＨＮ０３

ｓｏｌｕｔｉｏｎ

２００－－８００

４００

ＮｉＳＯ；一ＨＮ０ｌ

ｍｌｕｔｉｏｎ

４３０

ＥｕＳＯ‘一ＨＮ０３

ｓｏｌｕｔｉｏｎ

３５０－－６００

４００

ＺｎＳ０４一ＨＮＯ≈ｓｏ［ｕｏｏｎ

＾特征／ｎｍ

６２０

ｘ吸收／ｎｍ

４８０

４００

３．２标准Ｉ作曲线的制作

在上述确定的测定波长下，分别用其对应的空白液配制纳米ＡＩ

ｚＯ，含量为０－０１００、‘’

０２５０、０．０５００、０．０７５０、０．１０００

ｇ／ｔ００ｍｔｌ

０

ｏｏｌ０．ｏ．００２５、０．００５０、０．００７ｊ・０・０１００

ｇ／１００ｍ１）的

纳米粉体溶液，测定吸光度，实验结果如图６’图１０所示。

由图６一图１０可以看出，上述体系标准曲线线性十分理想，其相关系数均大于０

紫外分光光度法与重量分析法测定纳米微粒含量准确度的对比

采用重量分析法测定纳米微粒含量的实验结果如表２一表３所不

９８。

３

—～———————————————————————————————一

２００４年中国化工学会无机盐学术年会

／

标准曲线方程；ＣＯＮＣ＝０．１４９３ＡＩ强＋０．０００７

相关系数ｔＲ＝Ｏ．９９５９

圈９

ｐＨ＝ｌ的ＣｕＳＯｔ—ＨＮＯ，蝻米溶液标准曲线

表３紫外分光光度法潮定纳米微粒

含量的实验结果及误差

ｐＨ＝１的ＮｉＳＯ．一

项

目

ＨＮＯ，纳米溶液／

０．０２０９．ｍｌ。１

Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ

ｓｏＩｕ—

Ｉｔｅｍｓ

ｔｉｏｎ

ｏｆ

ＮｉＳ０４一

ＨＮＯ，（ｐＨ＝１）

分析样品平行取三份样品

Ｓａｍｐｌｅ

Ｇｅｔｔｉｎｇ

ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ～

ｌＹ

３

ｓｈａｒｅｓ：１００ｍｌ

５３

围７

２００４年中国化工学会无机盐学术年会

表２重量分析法测定纳米微粒

含量的实验结果及误差

ｐＨ—Ｉ的ＮｉＳＯ。一

项

目

续表３

ｐＨ一１的ＮｉＳＯ。一

项

目

ＨＮＯ。纳米溶液／

０．０２０９．ｍｌ一１

ＨＮＯ，纳米溶液／

０．０２０

ｇ．ｍｌ一１

Ｎａｎｏｐａｒｔｉｄｅ

Ｉｔｅｍｓ

ｔｉｏｎ

ｓｏｌｕ—

相应的标准曲线

ｐＨ＝ｉ的ＮｉＳＯ。一

ＨＮＯ，纳米溶液

ｃｕｒｖｅ

ｏｆ

ＮｉＳ０４一

Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ

ｓｔａｎｄａｒｄ

Ｎａｎｏｐａｒｔｉ—

ＨＮ０３（ｐＨ一１）

ｃｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎ

ｏｆ

ＮｉＳＯ‘一ＨＮ０３（ｐＨ一１）

分析样品

Ｓａｍｐｌｅ

平行取三份样品

Ｇｅｔｔｉｎｇ

ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ－

线性方程式

Ｅｑｕａｔｍｎ吸光度

Ａｂｓｏｒｂｅｎｅｙ

ＣＯＮＣ．

一０．

０６９６ＡＢＳ一０．０００３

０．２９７４

０．２８８８

０．３０１７

１Ｙ

３

ｓｈａｒｅｓ：１００ｍｌ

０．０４４０．０００

Ｏ．０６２

灼烧干燥后称重／ｇ

Ａｆｔｅｒ

ｂａｋｅ

ｏｖｅｒｓ

由方程式得／ｇ．

０．０４４０．０００

０．０６２

０．０２０４）．０１９８Ｃ

０．０２０７

ｓｌｏｗ

ｆｉｒｅ／ｇ

１００ｍｌ一１

相对误差／％

Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ

ａｒ—

一９７．ｇ

一１００

——９６．９

一９７．８

——１００

—９６．９

９８．２３

Ｇｅｔｔｉｎｇ

ｆｒｏｍ

ａｂｏｖｅ

ｅｑｕａｔｉｏｎ／ｇ．１００ｍｌ一

１．９６

ｅｒｒｏｒ

相对误差／％

Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ

——１．０

３．５

ｒｏｒ／％

平均相对误差／％

Ａｖｅｒａｇｅ

／％

平均相对误差／％

ａｖｅｒａｇｅ

２．１５

ｗａｒｐ／％

ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ

ｅｒｒｏｒ／％

由表２一表３可见，当溶液中纳米微粒含量很低时，重量法几乎难以应用；紫外分光光度

法的相对误差及偏差均远远小于重量分析法；另外，重量分析法也很耗时，一般一个样品测定

需要两天时间（静置沉淀约需一天时间），而紫外可见分光光度法从配液到测定完毕需要时间

不足一个小时。

４结论

（１）纳米Ａｌ：ｏ，酸性溶解液中（ｐＨ＝１的ＨＮＯ，溶液、ｐＨ＝ｌ的ＮｉＳＯ・一ＨＮＯｓ溶液、ｐＨ＝

１的ｃｕｓＯ。－－ＨＮＯ：溶液、ｐＨ＝ｉ的ＺｎＳＯ。－－ＨＮＯ。四种空白溶液）均存在空白液吸光度很低，

工作液吸光度较高的较大的波长区间，这些体系是分光光度分析法中理想的测定体系，其特征

吸收波长为ｚ００—８００ｎｍ、４３０一６２０ｎｍ、３５０一６００ｎｍ、３４０一８００。

（２）上述体系的标准曲线线性都十分理想，其相关系数均大于０．９８。

（３）紫外分光光度法的平均相对误差（２．１５Ｘ）远远小于重量分析法（９８．２３％），且比重量

分析法（两天时间）省时（小于一小时）。

参考文献；

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２００２・２１（６）Ｉ

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［２］彭峰．赵国鹏现代化工－２００３ｔ２３（５）ｔ２５－－３１

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ＦＵＮＡＤＡ

Ｓｕ。１８。。

ｒ３］Ｙｕｔａｋａ

ＦＵＪＩＷＡＲＡ．Ｙｏｕｓｕｋｔ

ＹＡＲＩＭＩＺＵ．Ｈｉｄｅｈｉｋｏ

ＥＮＯＭＯＴＯ，Ｆａｅｋｏ

ＮＡＲＡＨＡＲＡ

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９９９，５０（１２）１４７—１４８

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ｊ

５ｊ于肚伟，赵周鹏，脒姚络藏中纳米微粒的测定方法ｔ：ｈｉｎｎ（中国），０３１１３９８５

ｘ－Ｍａｒｃｈ

２６・２００３

５４