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2025年纳米材料分散均匀性测试知识考察试题及答案解析

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.以下哪种现象最能直接反映纳米材料在液相中的分散不均匀性？

A.溶液透光率随时间下降

B.离心后沉淀物质量增加

C.激光衍射法测得粒径分布宽度＞100nm

D.扫描电镜（SEM）观察到局部团聚体尺寸＞1000nm

答案：D

解析：分散不均匀性的核心是空间分布的非均一性。SEM可直接观察微观形貌，团聚体尺寸＞1000nm表明局部区域颗粒过度聚集，属于典型的分散不均现象。A（透光率下降）和B（沉淀增加）反映稳定性问题，C（粒径分布宽）可能由多分散体系本身导致，不一定是分散不均。

2.评价纳米二氧化硅水分散液分散均匀性时，若使用动态光散射（DLS）测试，需优先控制的参数是？

A.样品浓度

B.激光波长

C.检测器角度

D.测试温度

答案：A

解析：DLS对样品浓度敏感，过高浓度会导致多重散射，过低则信号弱。纳米二氧化硅折射率较高，浓度需严格控制在0.01%-0.1%（质量分数），避免颗粒间相互作用干扰结果。其他参数（波长、角度、温度）通常按仪器默认设置，对均匀性评价的影响小于浓度。

3.关于Zeta电位与纳米材料分散均匀性的关系，正确的描述是？

A.Zeta电位绝对值＞30mV时，颗粒间静电斥力足以抵消范德华力，分散均匀性必然良好

B.Zeta电位仅反映颗粒表面电荷密度，与分散均匀性无直接关联

C.相同体系中，Zeta电位绝对值越大，颗粒间排斥力越强，更易保持均匀分散

D.非极性溶剂中，Zeta电位对分散均匀性的影响比极性溶剂更显著

答案：C

解析：Zeta电位绝对值越大，颗粒表面电荷越多，静电斥力越强，有助于抑制团聚，提升分散均匀性（C正确）。A错误，因分散均匀性还受其他因素（如溶剂相容性、机械剪切）影响；B错误，Zeta电位是分散稳定性的关键指标，间接反映均匀性；D错误，非极性溶剂中颗粒表面电荷少，Zeta电位值低，对分散性影响更小。

4.采用透射电镜（TEM）观察纳米颗粒分散均匀性时，制样过程中最易引入的误差是？

A.铜网支撑膜厚度不均

B.样品干燥时颗粒迁移团聚

C.电子束照射导致颗粒分解

D.放大倍数选择不当

答案：B

解析：TEM制样需将分散液滴加在铜网上并干燥，干燥过程中溶剂挥发可能导致颗粒随液流迁移，在局部聚集（B正确）。A（支撑膜厚度）影响成像对比度，不直接影响均匀性判断；C（电子束损伤）多见于易分解材料（如有机纳米颗粒），非普遍误差；D（放大倍数）影响观察范围，可通过多区域拍摄校正。

5.某纳米银水分散液的紫外-可见吸收光谱在420nm处出现宽峰（半高宽＞80nm），最可能的原因是？

A.颗粒平均粒径过大（＞100nm）

B.颗粒分散不均匀，存在不同尺寸的团聚体

C.溶剂中存在杂质离子干扰

D.测试时比色皿未清洁

答案：B

解析：纳米银的表面等离子体共振（SPR）峰位置与粒径相关，单分散体系峰形尖锐（半高宽＜50nm）。宽峰通常由粒径分布宽或分散不均（存在不同尺寸的团聚体）导致（B正确）。A错误，粒径＞100nm时SPR峰红移至500nm以上；C、D会导致整体吸光度偏移，不改变峰形宽度。

6.评价纳米氧化铝在聚合物基复合材料中的分散均匀性，最适宜的测试方法是？

A.激光粒度仪（干法）

B.原子力显微镜（AFM）表面形貌扫描

C.X射线衍射（XRD）晶型分析

D.断面扫描电镜（SEM）结合能谱（EDS）面扫描

答案：D

解析：复合材料中纳米颗粒分散均匀性需考察空间分布，SEM-EDS面扫描可同时观察颗粒形貌并通过元素映射（Al元素分布）判断分散情况（D正确）。A（干法）破坏材料结构，无法反映实际分散状态；B（AFM）仅能观察表面，无法检测内部；C（XRD）反映结晶性，与分散均匀性无关。

7.以下哪种分散剂对纳米碳管（CNT）水分散液的分散均匀性提升效果最显著？

A.十二烷基硫酸钠（SDS，阴离子表面活性剂）

B.聚乙烯吡咯烷酮（PVP，高分子聚合物）

C.氯化钠（NaCl，无机盐）

D.油酸（小分子脂肪酸）

答案：B

解析：CNT表面疏水性强，需通过空间位阻或强吸附作用分散。PVP是高分子聚合物，可通过长链吸附在CNT表面形成空间位阻层，抑制团聚（B正确）。SDS（A）通过静电排斥分散，但对CNT吸附力弱；NaCl（C）增加离子强度，可能压缩双电层，降低Zeta电位；油酸（D）在水中溶解度低，分散效果有限。

8.某实验室采用超声分散法制备纳米二氧化钛水分