木材切片作为tem载网的应用、tem载网及其制备方法
阅读说明：本技术 木材切片作为tem载网的应用、tem载网及其制备方法 (Application of wood slice as TEM grid, TEM grid and preparation method thereof ) 是由 刘贡钢 孙雅婷 徐东年 胡进波 刘元 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供木材切片作为TEM载网的应用,还提供一种TEM载网及其制备方法,通过将木材软化、切片,将所得的木材切片经碱溶液处理,然后经清洗、干燥和裁剪成TEM载网大小即得TEM载网。本发明的载网廉价易得、制备工艺简单、绿色环保、可耐酸碱及由于木材表面富含羟基而具有优异的亲水性等优点,且能够准确、清晰表征样品的形貌和结构,所测得数据具有很好的可靠性,可以广泛应用于透射电镜测试领域,具有十分诱人的商业化应用前景。(The invention provides an application of a wood slice as a TEM grid, and also provides a TEM grid and a preparation method thereof. The grid is cheap and easy to obtain, the preparation process is simple, the grid is green and environment-friendly, the grid can resist acid and alkali, the wood surface is rich in hydroxyl, the grid has the advantages of excellent hydrophilicity and the like, the appearance and the structure of a sample can be accurately and clearly represented, the measured data has good reliability, the grid can be widely applied to the field of transmission electron microscope testing, and the grid has attractive commercial application prospect.)
技术领域
本发明涉及一种木材切片作为TEM载网的应用、TEM载网及其制备方法。
背景技术
在透射电镜技术中，小尺寸的样品观察需要放置在特制的载网上，它的优劣会直接影响样品观察和研究的结果，而载网也是透射电镜表征最常用的耗材之一。透射电镜用载网的主要作用是负载样品且在透射电镜观察时电子束能透过样品，这就要求载网具有很好的网孔结构使得其具备高透明度，网孔大小一般在6.5～200微米，且与所支持的各种样品不产生化学反应，稳定性好等性能。
目前所使用的商业化载网材质主要是铜，除此之外还有镍、钼、铝等材质。这些具有较为规整网孔结构的载网通过精密的腐蚀方法和电沉积法等方法获得，因此，制备工艺复杂且载网成本较高。而且这些透射电镜载网耗材使用完一般不会回收再利用，直接废弃，不仅造成资源浪费还会污染环境。且直接制备的各种透射电镜载网通常表面是疏水的，不利于亲水性样品的吸附，而透射电镜观察时很多样品是亲水的，因此还需采用等离子体等技术实现载网的亲水性，不仅工艺复杂，而且成本也大大增加。此外，有些透射电镜制样溶液是酸性、碱性或其他特殊环境，比如在氢氟酸溶液刻蚀后样品的取样及观察，而常用的载网材质为铜等金属材料，在苛刻条件下的制样溶液中，这些载网容易发生网格结构破坏而影响高质量的样品观察。因此，一种廉价、制备工艺简单以及耐酸碱等苛刻条件的新型透射电镜网格载网材料亟待开发。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供木材切片作为TEM载网的新用途，并提供一种新的TEM载网及其制备方法，本发明的载网廉价易得、制备工艺简单、绿色环保、可耐酸碱及由于木材表面富含羟基而具有优异的亲水性等优点，且能够准确、清晰表征样品的形貌和结构，所测得数据具有很好的可靠性，可以广泛应用于透射电镜测试领域，具有十分诱人的商业化应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明提供木材切片作为TEM载网的应用。
上述的木材切片作为TEM载网的应用，优选地，所述木材切片为经过碱溶液处理的木材切片。
上述的木材切片作为TEM载网的应用，可选地，所述木材切片的材质可为针叶材或阔叶材，例如可以是杉木、杨木、松木等。
上述的木材切片作为TEM载网的应用，优选地，所述木材切片的厚度为100nm～1000μm，优选200nm～500μm，进一步优选10μm～300μm，更进一步优选10μm～100μm。
上述的木材切片作为TEM载网的应用，优选地，所述木材切片是沿着垂直于木材生长方向进行切片获得。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种TEM载网，该TEM载网是木材切片经碱溶液处理得到。优选地，所述木材切片是沿着垂直于木材生长方向切片获得。
作为一个总的发明构思，本发明还提供TEM载网的制备方法，包括如下步骤：
将木材样软化，待木材软化后切片，将所得的木材切片经碱溶液处理以去除木材孔内的树脂等内含物，然后经清洗、干燥和裁剪成TEM载网大小，即得TEM载网。
上述的TEM载网的制备方法，优选地，所述切片切口方向垂直于木材生长方向。
上述的TEM载网的制备方法，优选地，所述木材样的软化方法为：将木材样置于沸水中进行加热软化。
上述的TEM载网的制备方法，可选地，所述木材可为杉木、杨木或松木等针叶材和阔叶材。
上述的TEM载网的制备方法，优选地，所述碱溶液浓度为0.1～10mol/L；所述碱溶液处理的时间为30min～7天。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
经发明人的研究发现，采用薄的木材切片经碱溶液进行处理后，在TEM测试观察时，其具有较为规整的微米级网孔特性，且沿生长方向具有优异的透光性，且除了网格结构外，在电镜下无其他可见结构，同时木材具有的良好耐酸碱性能与易于加工特性及良好的强度，也使得其成为一种十分理想的TEM载网。另一方面，由于天然木材具有优良的亲水性，制样时有利于亲水性样品的吸附，不需要再对疏水性的TEM载网做进一步的亲水性处理，制样方便。这种木材切片制备的透射电镜载网耐酸碱稳定性好、廉价易得、制备工艺简单、可再生的绿色生物资源，且绿色环保、废弃对环境无害，还能准确、清晰表征样品的形貌和结构，所测得数据具有很好的可靠性，可以广泛用于替代当前使用的TEM载网，尤其是在一些特殊苛刻的环境下使用，大大降低透射电镜样品测试成本，具有很好的工业应用前景。
附图说明
图1为以杉木为例获得的杉木切片作为TEM载网(不负载样品)的TEM测试图。
图2为以杉木为例获得的杉木切片作为载网负载有含埃洛石纳米管待测样品在不同倍数下的TEM图。
图3为以杉木为例获得的杉木切片作为载网负载有含氧化石墨烯纳米片待测样品在不同倍数下的TEM图。
图4为以杨木为例获得的杨木切片作为TEM载网(不负载样品)的TEM测试图。
图5为以杨木为例获得的杨木切片作为载网负载含氧化石墨烯纳米片待测样品在不同倍数下的TEM图。
具体实施方式
现有的TEM载网制备工艺复杂且作为耗材通常不会回收再利用，成本及售出价格普遍较高，同时透射电镜观察时很多样品是亲水的，直接制备的各种载网通常表面是疏水的，因此还需采用等离子体等技术实现载网的亲水性，不仅工艺复杂，而且成本也增加。且发明人在实验过程由于透射电镜样品观察需要在氢氟酸条件下制样，而在使用商业化TEM载网制样时发现现有的载网网格结构几乎大部分被破坏，而主要原因是由于金属骨架易被氢氟酸腐蚀，因此将难以用于样品的观察。
针对上述技术问题，发明人经大量研究发现，采用薄木材切片经碱溶液进行处理后，在TEM测试时，具有高的透光与微米级网孔特性，且除了网格结构外，在电镜下无其他可见结构，且其在氢氟酸环境下其结构基本保持完好，具有良好的耐酸碱性能与易于加工特性及良好的强度。基于此，尝试薄的木材切片作为TEM载网制备样品观察，发现能够在低倍与高倍下均成功观察到样品，实验证实了其在透射电镜样品观察中作为载网操作简单，且能够准确、清晰表征样品的形貌和结构，所测得数据具有很好的可靠性，可用于实际应用。
本发明具体通过将木材置于热水中浸泡泡软，在潮湿的木材固定在切片机上，沿着垂直于生长方向进行切片，获得不同厚度的木材切片，将所得木材切片放入氢氧化钠溶液中浸泡去除木材孔内的树脂等内含物，洗涤并干燥备用，将获得的木材切片修剪成TEM载网大小，向其中滴加含待观察样品溶液，常温自然干燥直接置于透射电镜样品杆中固定并观察。
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
一种本发明的TEM载网，该TEM载网是通过对杉木的木材切片进行碱溶液处理得到。
一种本实施例的TEM载网的制备方法，包括如下步骤：
1、首先将8mm*8mm*10mm的杉木块置于沸水中浸泡30min泡软；
2、将潮湿的杉木块固定在切片机上，沿着垂直于生长方向进行切片，获得20μm厚度的木材切片；
3、将所得杉木木材切片放入0.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡24h，去除木材孔内的树脂等内含物，洗涤并干燥备用；
4、将获得的木材切片裁剪成TEM载网大小，直径约3mm的圆片，既得。
将所制备的TEM载网用于TEM测试观察。
上述的TEM载网用于观察埃洛石纳米管和氧化石墨烯，包括如下步骤：
一、配制TEM待测试样品溶液：
0.5mg/ml的埃洛石纳米管溶液：称取1mg埃洛石纳米管固体粉末，加入2ml乙醇后，超声10min分散均匀，待测。
0.5mg/ml的氧化石墨烯溶液：量取10mg/ml的氧化石墨烯乙醇溶液稀释至0.5mg/ml浓度，超声10min分散均匀，待测。
二、观察埃洛石纳米管和氧化石墨烯：
①取两片上述的TEM载网，分别向其中滴加0.5mg/ml的埃洛石纳米管和氧化石墨烯乙醇溶液10μL，常温自然干燥30min，
②用镊子夹取滴有样品的木切片上置于透射电镜样品杆中固定，并进行TEM测试观察。
不滴加待测样品溶液的杉木切片TEM如图1所示，显示较为规整的网格结构。滴加埃洛石纳米管溶液的杉木切片TEM如图2所示，可以十分清晰的看到埃洛石的纳米管结构，分辨率高。而滴加氧化石墨烯溶液的杉木切片TEM如图3所示，可以清楚看到具有典型皱褶结构的氧化石墨烯纳米片，分辨率高。
实施例2：
一种本发明的TEM载网，该TEM载网是通过对杨木的木材切片进行碱溶液处理得到。
一种本实施例的TEM载网的制备方法，包括如下步骤：
1、首先将8mm*8mm*10mm的杨木块置于沸水中浸泡30min泡软；
2、将潮湿的杨木块固定在切片机上，沿着垂直于生长方向进行切片，获得20μm厚度的木材切片；
3、将所得杨木木材切片放入0.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡24h，去除木材孔内的树脂等内含物，洗涤并干燥备用；
4、将获得的木材切片裁剪成TEM载网大小，直径约3mm的圆片，既得。
将所制备的TEM载网用于TEM测试观察。
上述的TEM载网用于观察氧化石墨烯，包括如下步骤：
一、配制TEM待测试样品溶液：
0.5mg/ml的氧化石墨烯溶液：量取10mg/ml的氧化石墨烯乙醇溶液稀释至0.5mg/ml浓度，超声10min分散均匀，待测。
二、观察氧化石墨烯：
①取上述TEM载网，向其中滴加0.5mg/ml的氧化石墨烯乙醇溶液10μL，常温自然干燥30min，
②用镊子夹取滴有样品的木切片上置于透射电镜样品杆中固定，并进行TEM测试观察。
不滴加待测样品溶液的杨木切片TEM如图4所示，显示网孔大小各异的网格结构，可用于TEM载网。滴加石墨烯溶液的杨木切片TEM如图5所示，可以十分清晰的看到具有典型皱褶结构的氧化石墨烯纳米片，分辨率高，而小尺寸孔更有利于小尺寸样品的粘附和观察。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。