一种纳米材料密度的检测方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米材料密度的检测方法，所述纳米材料密度的检测方法包括：所述纳米材料密度的检测方法包括：将纳米材料配制成质量分数梯度的纳米材料分散液，而后根据线性回归法，通过测试质量分数梯度的纳米材料分散液的密度，从而得到纳米材料的密度；检测方法具有测试简单、精确度高、成本低以及耗时短等优点，测试一个样品仅需几分钟即可完成；样品处理简单，只需要将纳米材料在溶剂中级次稀释，不需要繁杂的处理过程；需要的样品量少，单次测量需要样品的体积可减少至1.0mL；且可避免测试纳米材料的质量和体积，为准确度和精确度提供了保障。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米材料密度的检测方法
本专利技术属于测量领域，涉及一种纳米材料密度的检测方法。
技术介绍
纳米材料是纳米科学与技术发展的重要基础之一。纳米材料具有独特的性质，当物质的尺寸小到一定程度时，它的光学、电学、力学、热学性能等与块体材料相比有显著的不同，就熔点而言，由于纳米材料的表面积大，表面原子处于不安定状态，具有较高的表面能，造成其熔点下降，例如银的常规熔点为670℃,而超微银颗粒的熔点可低于100℃，同样，纳米材料的密度可能跟块体材料略有不同。密度在科学研究和生产生活中有着广泛的应用，但在目前的研究中，我们所使用的纳米材料的密度，通常等同于块体材料的密度，这就给一些高精度的研究带来了误差。另一方面，许多物质本身尺度在纳米级范围，例如蛋白质，蛋白质粒子的密度尚未通过实验测量，迄今为止，研究人员一直在使用估计的密度值，一般在1.32～1.35g/cm3之间，EmilienFolzer用悬浮微通道谐振器，首次实验测得蛋白质的密度，使用的颗粒是三种不同的蛋白质在四种不同的应力条件下的，测量到的密度值在1.28到1.33g/cm3之间变化，低于之前的估计。不同应力条件下牛血清蛋白(BSA)粒子的测量密度在1.31～1.33g/cm3之间。因此，提供一种能够准确纳米材料的密度的方法非常有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米材料密度的检测方法，该检测方法具有测试简单、精确度高、成本低以及耗时短能优点，测试一个样品仅需几分钟即可完成；样品处理简单，只需要将纳米材料在溶剂中简单分散，不需要繁杂的处理过程；需要的样品量少，单次测量需要样品的体积低至1.0mL。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的目的在于提供一种纳米材料密度的检测方法，所述纳米材料密度的检测方法包括：将纳米材料配制成质量分数梯度的纳米材料分散液，而后根据线性回归法，通过测试质量分数梯度的纳米材料分散液的密度，从而得到纳米材料的密度。在本专利技术中，所述纳米材料包括纳米金属颗粒、纳米氧化物、富勒烯或蛋白质中的任意一种或至少两种的组合。在本专利技术中，所述纳米材料包括纳米二氧化硅和/或牛血清白蛋白。在本专利技术中，所述纳米材料的粒径为1-100nm，例如1nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm等。本专利技术中通过线性回归计算纳米材料的密度，具有测试结果精确、测试方法简单、成本低以及耗时短等优点；纳米材料在溶解中难以溶解，也不会分解或电离，是悬浮在溶剂中，且纳米材料的表面积过大，表面原子处于不安定转移，具有较高的表面能，能造成其熔点下降，且极易吸附键结外来原子，不能准确检测其体积以及质量，难以用常规的密度仪直接测量；本专利技术中采用级次稀释-线性回归测试纳米材料的密度，无需直接测试纳米材料的质量和体积，将纳米材料的密度转换为测纳米材料不同浓度分散液的密度，通过准确测试各纳米材料分散液的密度，从而确定纳米材料的密度。在本专利技术中，所述质量分数梯度的纳米材料溶液的溶剂为无机溶剂和/或有机溶剂，优选无机溶剂。在本专利技术中，所述有机溶剂包括乙醇、甲醇、丙酮、二氯甲烷或正己烷中的任意一种或至少两种的组合。在本专利技术中，所述无机溶剂包括水、氯化钠溶液、硫酸溶液或硝酸溶液中的任意一种或至少两种的组合，优选水。在本专利技术中，所述质量分数梯度的纳米材料分散液中纳米材料的质量分数为x，其中x为0.05-25％，例如0.05％、1％、3％、5％、8％、10％、12％、15％、17％、20％、22％、25％等。在本专利技术中，所述质量分数梯度的纳米材料分散液的配制方法包括：将纳米材料分散到溶剂中，而后通过稀释，得到所述质量分数梯度的纳米材料分散液。在本专利技术中，所述分散的方式为超声。在本专利技术中，所述分散的时间为10-30min，例如10min、12min、15min、17min、20min、22min、25min、27min、30min等。在本专利技术中，所述稀释的方式包括逐级稀释或直接稀释。在本专利技术中，所述线性回归计算公式包括：m1+m2＝m式(1)；其中，m1为纳米材料的质量，m2为溶剂的质量，m为纳米材料分散液的质量；m1＝ρ1V1＝xρV式(2)V1+V2＝V式(3)m＝ρV式(5)其中，ρ1为纳米材料的密度，V1为纳米材料的排水体积，x为纳米材料分散液中纳米材料的质量分数；ρ2为溶剂的密度，V2为溶剂的体积；ρ为纳米材料分散液的密度，V为纳米材料分散液的体积；由式(1)、式(2)、式(3)、式(4)和式(5)可得：在本专利技术中，所述纳米材料的密度包括所述纳米材料的密度包括通过质量分数梯度的纳米材料分散液及其对应的密度线性回归曲线并结合式(6)得到的。在本专利技术中，所述质量分数梯度的纳米材料分散液的密度和溶剂的密度均是通过高精度数字式密度计测得的。在本专利技术中，所述高精度数字式密度计的测量范围为0-3g/cm3，例如0.3g/cm3、0.5g/cm3、0.8g/cm3、1g/cm3、1.2g/cm3、1.5g/cm3、1.7g/cm3、2g/cm3、2.2g/cm3、2.5g/cm3、2.7g/cm3、3g/cm3等。在本专利技术中，所述高精度数字式密度计的工作参数包括：温度：0-100℃，例如0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃等。本专利技术中采用高精度数字式密度计测试纳米材料溶液的密度是根据U型管内充满不同介质时震荡频率不同的原理进行液体密度测量的，每一个U型玻璃管都有其特征频率或按固有频率振动，当玻璃管内充满液体后其频率会发生变化，不同的物质频率变化会有所不同，其频率为管内填充物质质量的函数，由于待测溶液中所含纳米材料的含量不同，其质量不同，故而溶液密度有微小的差异，进而求出纳米材料的密度。所使用的密度计精度高，可精确到小数点后六位有效数字，这使得所使用的样品用量少，几百微克就可以得出其密度；温度恒定，物质在不同的温度下密度略有不同，所使用的密度计可保持温度不变，确保不同质量分数的溶液在相同的条件下测量，使结果更准确。在本专利技术中，所述纳米材料密度的检测方法包括：(1)将纳米材料超声分散到溶剂中，分散10-30min，得到已知质量分数的纳米材料分散液；(2)将步骤(1)得到的已知质量分数的纳米材料分散液稀释得到质量分数梯度的纳米材料分散液；(3)通过测试步骤(2)中质量分数梯度的纳米材料分散液的密度以及步骤(1)中用溶剂的密度，根据式(6)计算纳米材料的密度。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的检测方法具有测试简单、精确度高(误差在5％以内)、成本低以及耗时短等优点，测试一个样品仅需几分钟即可完成；样品处理简单，只需要将纳米材料在溶剂中简单分散，不需要繁杂的处理过程；需要的样品量少，单次测量需要样品的体积低至1.0mL；且可避免测试纳米材料的质量和体积，为准确度和精确度提供了保障。附图说明图1是实施例1中质量分数梯度的二氧化硅材料溶液以及对应的密度的曲线图；图2是实施例2中质量分数梯度的BSA溶液以及对应的密度的曲线图。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米材料密度的检测方法，其特征在于，所述纳米材料密度的检测方法包括：将纳米材料配制成质量分数梯度的纳米材料分散液，而后根据线性回归法，通过测试质量分数梯度的纳米材料分散液的密度，从而得到纳米材料的密度。

【技术特征摘要】
1.一种纳米材料密度的检测方法，其特征在于，所述纳米材料密度的检测方法包括：将纳米材料配制成质量分数梯度的纳米材料分散液，而后根据线性回归法，通过测试质量分数梯度的纳米材料分散液的密度，从而得到纳米材料的密度。2.根据权利要求1所述的纳米材料密度的检测方法，其特征在于，所述纳米材料包括纳米金属颗粒、纳米氧化物、富勒烯或蛋白质中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述纳米材料包括纳米二氧化硅和/或牛血清白蛋白。3.根据权利要求1或2所述的纳米材料密度的检测方法，其特征在于，所述纳米材料的粒径为1-100nm。4.根据权利要求1-3任一项所述的纳米材料密度的检测方法，其特征在于，所述质量分数梯度的纳米材料分散液的溶剂为无机溶剂和/或有机溶剂，优选无机溶剂；优选地，所述有机溶剂包括乙醇、甲醇、丙酮、二氯甲烷或正己烷中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述无机溶剂包括水、氯化钠溶液、硫酸溶液或硝酸溶液中的任意一种或至少两种的组合，优选水。5.根据权利要求1-4任一项所述的纳米材料密度的检测方法，其特征在于，所述质量分数梯度的纳米材料分散液中纳米材料的质量分数为x，其中x为0.05-25％。6.根据权利要求1-5任一项所述的纳米材料密度的检测方法，其特征在于，所述质量分数梯度的纳米材料分散液的配制方法包括：将纳米材料分散到溶剂中，而后通过稀释，得到所述质量分数梯度的纳米材料分散液；优选地，所述分散的方式为超声；优选地，所述分散的时间为10-30min；优选地，所述稀释的方式包括逐级稀释或直接稀释。7.根据权利要求1-6...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈岚，葛广路，高雅，翟兆毅，郭玉婷，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11