前言:
电子显微镜(EM)的重要性不言而喻,但是想要适得其用却并不容易。从样品的制备、载网的选择,到仪器的操作与使用,再到图像和数据的分析,每一步都需要小心细致,否则难以得到可靠、有用的信息。
1、制样:
1.溶液相纳米颗粒
普通纳米粒子(如金属纳米颗粒、量子点、氧化物纳米颗粒等)能很好地溶解,或分散于溶剂中使制样过程简单得多。通常采用两种方式:
捞取法:用特制的镊子夹取载网放置于分散好的胶体溶液中,适当晃动,取出载网晾干即可,如图1 所示。
滴液法:在干净桌面上铺一张 A4 纸或者面巾纸,在 A4 纸上放一张滤纸。将载网正面朝上放置在滤纸中央。用滴管取液滴加到载网上,如图2 所示。
图1
图2
注意:不管哪一种方法溶液浓度都需要适中,不然试验中不是很难找到样品就是样品叠加。若溶液浓度较稀时,可分几次滴加进去,但每滴加进去需要相隔一段时间,以确保上一滴溶剂蒸发充分。
2.粉末状多相催化剂
对多相催化剂,试样一般呈粉末状。这种试样需分散在溶剂中然后挂在网上。因为从理论上讲样品越薄,对观测越有利。因此对粉末的试样,在挂网之前必须进行充分的研磨,以保证试样有足够的厚度。有时为能拍摄到理想的电镜照片往往要研磨1个小时,甚至几个小时。研磨完成后分散到溶剂中,并超声 15 分钟以上。对于溶剂的选择一般是乙醇、甲醇等易挥发类物质。也可用水作为溶剂,但其挥发性小,表面张力也太大,制样时可适当加热或者通风以加速挥发。注意是分散到溶剂中,并不是溶解。分散完全后,参照上面介绍的两种方法挂网即可。当然还可以通过包埋切片的方法来制样。这种包埋方法可用于表征催化剂内部结构,如孔道结构。
本期仅以多相催化剂和溶液相纳米粒子作为对象。对于其他类样品,比如高分子样品、薄膜样品的制备。
2、载网支持膜的选择:
载网支持膜,俗称铜网,或者碳网,具体组成如图3 所示。其主要分为三个部分:最下层是具有一定目数的金属网,可以是铜网、镍网、金网等。金属网上面为有机层(方华膜),最上面为一层碳膜。根据测试和样品需求不同,载网的选择也不尽相同。
图3
载网主要分为以下几大类:
简单载网支持膜:由金属网和有机膜组成。有机层的目的是吸附固定样品,以免其从网孔滑落。特别是对于纳米级样品,这一点很重要。
碳支持膜:它包括金属网,有机层和碳层。载网受到电子束轰击时会产生电荷积累而使样品运动、膜断裂。引入碳层可提高载网导电性与导热性,厚度一般在7~10 nm之间。
微栅网:在制作载网支持膜的过程中,在膜上打一些小孔,则成为微栅网,电镜下微栅网如图4 所示。
图4
由于孔口出现,制样过程中大量试样会聚于孔边。位于边缘处的上述试样由于无膜作衬底而改善了试样成像的清晰度。微栅网适于观测管状,棒状和纳米团聚体,还常被用来进行高分辨观测。
纯碳支持膜:顾名思义,纯碳支持膜仅由金属网和碳层组成。这种支持膜适用于有机溶剂体系(比如溶于有机溶剂的纳米颗粒)的表征。因为普通的载网都有一层有机膜,有机溶剂常会将膜溶解,导致样品脱落(如果你在 TEM 表征时,发现载网内没有样品,或者样品量极少,很有可能是有机膜被溶解所致)。
常用的载网大致有上述几种。怎样选择适当的载网首先要考虑试样的特性以及溶剂的种类。对于有机溶剂体系的纳米颗粒,可选用纯碳支撑膜(从经验上看,一般碳支持膜只要溶剂不为氯仿或二氯甲烷就能达到要求)。若试样为分散在乙醇或甲醇中粉末试样,选用普通碳支持膜均可。
3、如何区别载网正反面:
网络中许多区分正反两方面的办法,在和电镜厂家交流后,更可靠的办法就是对载网边缘和中间区域进行亮度比较。首先要弄清楚一点,碳膜存在的那一面被认为是正面的。
正面:载网边缘与中间区域亮度相同
反面:载网边缘的亮度高于中间区域
建议在台灯下观察更为明显。