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SEM和TEM举例分析
摘要：本文主要介绍Pd/MOF-5材料的扫描电镜[1]和透射电镜照片和以Zn(NO3)2和Zn(O2CCH3)2为锌源所合成的MOF-5(N)和MOF-5(A)晶体的SEM照片，MOF-5(N)晶种层和MOF-5(A)晶种层表面和截面的SEM照片[2]。

Pd/MOF-5材料的扫描电镜和透射电镜照片如图1和图2所示。从SEM照片中可以看到，催化剂的物相较均一。图2中较暗的球状颗粒应为Pd的纳米粒子，其余部分为MOF-5负载材料，这是由材料中不同区域的原子序数衬度不同造成的。TEM的EDS(电子衍射能谱)分析证明，所分析区域有C、Zn、Pd等元素存在。MOF-5本身由于主要有轻原子（C，O，H）构成，因此在TEM下呈现半透明状，并会受到电子束的干扰而发生一定变化。通过放大图片（20nm）可知，绝大多是Pd(0)纳米粒子，其粒径在3-6nm之间（明显小于XRD仪器的检测下限，故造成在XRD不出现衍射峰）且分布较为均匀。通常情况下，越是小的纳米颗粒，越具有不稳定性，容易被空气氧化；而同时越小的纳米粒子其催化活性往往越高。由于根据N2吸附的结果，Pd的粒径要大于MOF的孔道，因此Pd主要都停留在了MOF-5的表面，但这并不影响它可能具有的催化效果。同时Pd在部分区域也有团聚的现象。

图1Pd/MOF-5的扫描电镜照片

图2Pd/MOF-5的透射电镜照片
图3分别表示出了以Zn(NO3)2和Zn(O2CCH3)2为锌源所合成的MOF-5(N)和MOF-5(A)晶体的SEM照片。由图3可以看出，MOF-5(N)和MOF-5(A)皆具有MOF-5的立方体形貌，但是它们的晶粒大小却相差较大。MOF-5(N)晶体的粒径主要分布在50~100Lm之间，与文献所报道的MOF-5的晶粒尺寸基本相同；而MOF-5(A)晶体的粒径主要分布在015~018Lm之间，仅是MOF-5(N)晶粒大小的1/100。根据晶体生长理论,控制晶体颗粒大小的主要因素在于晶体的成核速度。晶体的成核速度越快，晶核产生的数量则越多，晶体最终的颗粒直径便越小。由于醋酸锌溶液的碱性强于硝酸锌溶液，可加快MOF-5晶体的成核速度，因此所获得的MOF-5(A)，的晶体颗粒明显小于MOF-5(N)的晶体颗粒。

图3两种不同锌源合成的MOF-5晶体颗粒的SEM照片
图4和图5中分别示出了MOF-5(N)晶种层和MOF-5(A)晶种层表面和截面的SEM照片。可以看出，采用两种不同悬浮液涂布后所得的晶种层存在着较大的差异。从图4(a)可以看出，研磨后的MOF-5(N)的晶粒不再具有原先的立方体形貌，颗粒大小也从50~100Lm减小为4~7Lm；由于晶粒大小不太均一致使涂布所得的MOF-5(N)晶种层表面较为粗糙,而且在粗糙的晶种层上出现了诸多明显的裂痕,这些裂痕的出现主要是由于晶种颗粒的不均一和晶种层过厚致使晶种层在干燥过程中出现局部应力集中所导致的；从图4(b)可以看出,两次涂布后所得的MOF-5(N)晶种层的截面厚度已经高达约12Lm，约是MFI型分子筛晶种层厚度的4~5倍，而且MOF-5(N)晶种在载体上的沉积密度较小，使得晶种层看上去比较疏松。与MOF-5(N)晶种层不同的是,MOF-5(A)晶种层所涂布的晶种是纳米级颗粒的MOF-5(A)晶粒,这使得晶种层的质量得到了大幅度提高。从图5(a)可以看出,MOF-5(A)晶种层表面的MOF-5(A)晶粒依然保持着MOF-5晶体的立方体形貌，颗粒大小非常均一，约在015Lm左右,由此所获得的晶种层表面平整、光滑且没有明显的裂痕；从图5(b)可以看出，MOF-5(A)晶种层的截面厚度很薄，约为4Lm左右，与现有报道的MFI型分子筛晶种层的厚度相仿；同时，由于组成晶种层的晶种颗粒大小均匀且直径较小，使得MOF-5(A)晶种层在载体上的沉积密度增大，因此，晶种层看上去较致密。

（a）topview(b)crosssection
图4MOF-5（N）悬浮液制备的MOF-5（N）晶层表面和界面的SEM照片

（a）topview(b)crosssection
图5MOF-5（A）悬浮液制备的MOF-5（A）晶层表面和截面的SEM照片

参考文献：
[1]赵祯霞,李忠,林跃生.预置纳米MOF-5晶种二次生长法合成MOF-5膜[J].化工学报,2011,62(2):507-513
[2]赵楠.金属—有机框架材料负载钯催化的芳基偶联反应研究[C].上海：上海交通大学化学化工学院，1-72