X射线衍射技术(原理_应用)报告.ppt

X射线粉末衍射技术 原理 应用 2005级研究生课程《固体化学》 第八讲 2006年11月 广西大学化学化工学院 曹德光印 X射线粉末衍射原理 记录形式： * d值:面间距离，单位nm，由2dSinθ＝nλ计算； I值：衍射强度，由组成晶面的原子种类，对称特点，衍射角等因素确定。 物相鉴定 定量物相分析 晶面面间距离测定 固溶体组成测定 晶体结构测定 颗粒大小测定 非晶体径向分部函数（RDF）与局部结构信息测定 * X射线粉末衍射应用 高温X射线粉末衍射应用 膨胀系数测定、多形性和相变测定 物相鉴定 每一种晶体具有一套固定的d－I衍射谱； 标准图谱：JCOPDS卡，无机固体45000种，编入计算机中； 1~5％的含量可被检出； 多晶物相分析： 根据样品来源、制备条件判别可能物相数目和种类； 查找可能物相的标准数据或衍射图 比对确认物相种类和粗略含量 特征峰与强峰 峰位置与峰强度 * 内标法 加入10％的标准物，要求标准物与被测物的参比衍射峰相互靠近，且不与其它峰重叠； 制作参比强度值与被测物含量关系的标准曲线 * 定量物相分析 外标法 用于两相混合物的定量分析； 绘制外标物的标准曲线； 晶面面间距离测定 蒙托石的（001）面间距离，可由该面衍射峰的位置精确计算出来，计算式为： 2dSinθ＝nλ * （001）面 固溶体组成测定 固溶体系列的晶格参数常常显示出组成有小的、但可分辨的变化，在X射线衍射谱上表现为衍射峰位置的位移。 * 白云石为方解石与菱镁矿间的固溶体，三者（104）晶面的衍射峰对应的d值与Ca/Mg摩尔数比成线性关系,通过测定该固溶体（104）晶面的面间距离，便可方便的获得该固溶体中的Ca/Mg比值。 晶体结构测定 粉末X射线衍射数据可用于简单结构（组成简单的高级晶族晶体）的结构测定 通过分析X射线衍射强度来求解原子在空间的排列坐标； 作为对假定晶体结构的验证证据。 * 原始格子：任何（hkl）晶面的衍射峰均可能出现； 面心格子：h、k、l均为奇数或均为偶数的（hkl）晶面的衍射峰才可出现； 体心格子：只有h+k+l=偶数的（hkl）晶面的衍射峰会出现。 sin2θ1:sin2 θ2: sin2 θ3: sin2 θ4: sin2 θ5:········=N1:N2: N3: N4: N6: ········ 原始格子：N1:N2: N3: N4: N6: ········=1:2:3:4:5:6:8:9 ········ ； 面心格子：N1:N2: N3: N4: N6: ·········=3:4:8:11:512:16: ········ ； 体心格子：N1:N2: N3: N4: N6: ·········=1:2:3:4:5:6:7:8:9 ········。 d(100)=a0 颗粒大小测定 原理：衍射峰的展宽度随晶粒平均粒径的变小而展宽； 对粒径在10～200nm的晶粒大小进行测定； 当粒径在1～10nm时衍射峰已经展宽至极限，实际上已经被背静所淹没； 对非等粒状颗粒，不同的衍射峰展宽的程度不同，因而可以由此分析颗粒的形态。 * 展宽度描述（Scherrer）公式: t=0.9λ/BcosθB t－晶粒厚度（埃）； λ－X射线波长；B－展宽值增值（峰半高宽增值B2＝BM2-BS2，弧度作单位），BS标准物峰半高宽，标准物混入样品中，标准物粒径200纳米，与参比峰靠近 ; θB－B峰的布拉格角 非晶体径向分部函数（RDF）与局部结构信息测定 非晶衍射谱常常由极宽的峰包组成，这些峰包可以采用径向分部函数（RDF）表示，该函数给出了局部结构的一些信息：即，找到一个原子的概率作为一个参考原子的距离函数。 * 用于简单组成的非晶物质结构分析比较有效； 对组成复杂的非晶物质的分析困难，信息用处不大。 再见！ 再见！ 2005级研究生课程《固体化学》 第八讲 See you late! See you late! See you late! 再见！