03-固溶体报告.ppt

一、X射线粉末衍射 一、X射线粉末衍射（XRD） 劳厄方程 劳厄把晶体X射线的衍射归结为晶体内每个原子对X射线的散射，当所有原子的散射发生相长干涉时便产生最大的衍射。通过推导，得到最大衍射条件 2d sin ? = n? (n为整数） ——劳厄方程 一、X射线粉末衍射（XRD） 2、定性的物相分析—指纹标记法 每一种晶体物质都有其特定的X射线谱图 一、X射线粉末衍射（XRD） 2、定性的物相分析——指纹标记法 一、X射线粉末衍射 3、定量的物相分析 一、X射线粉末衍射 3、定量的物相分析 精确地读出?值，根据劳厄方程算出d； 根据不同晶系的d间距公式，计算晶胞参数 一、X射线粉末衍射 向立方相的YSZ中掺入不同量的Fe时晶胞参数的变化 一、X射线粉末衍射 常用d间距公式 正交晶系 四方晶系 立方晶系 二、差热分析(differential thermal analysis, DTA) 差热分析是在程序控制温度下，测量物质和参比物的温度差与温度的关系的一种方法。 当试样发生物理或化学变化时，所释放或吸收的热量使试样的温度高于或低于参比物的温度，从而相应地在差热曲线上可得到放热或吸热峰。 三、密度测量 有时，固溶体形成的机理可以通过对一系列组成的密度和单胞体积的联合测定来推断 一般来讲，填隙机理导致密度增加，空位的产生导致密度减小。 三、密度测量 例如：ZrO2和CaO间形成稳定化氧化锆，有两种可能机理： 1、间隙固溶体：Zr1-xCa2xO2 2、取代固溶体，生成阴离子空位：Zr1-xCaxO2-x 原子质量：Ca: 40; Zr: 91 1mol间隙固溶体的质量－1mol原晶体质量＝-11x 1mol取代固溶体的质量－ 1mol原晶体质量＝-67x 三、密度测量 立方CaO稳定化氧化锆的密度，样品从1600C骤冷。实验表明形成固溶体的机制是形成阴离子空位。 掺YF3的CaF2的密度数据。实验表明，固溶体是通过形成填隙阴离子形成的。 三、密度测量－方法 比重瓶法 浮沉法 孔隙率的测试 比重瓶法 比重瓶 盛满比重为d1的液体后重量为W1 投入重量为W的固体后的重量为W2 固体的体积： 固体的密度： * 第三章 固溶体 3.1 概述 一、固溶体的定义： 含有外来杂质原子的晶体称为固体溶液，简称固溶体(solid solution) 溶剂：原晶体 溶质：外来原子 例如：原有晶体AC，当BC溶于其中时生成(AxBy)C MgO和CoO生成固溶体(Mg1-xCox)O 二、固溶体的分类 1、按杂质原子在固溶体中的位置分类 （1）取代（置换）型固溶体：杂质原子进入原晶体中正常格点的位置。绝大部分固溶体是这种类型。 例如：MgO和CoO都是NaCl结构 离子半径：Mg2+: 0.066nm; Co2+: 0.072nm MgO中的Mg2+位置可无限地被Co2+占据，生成MgxCo1-xO(x=0～1) （2）填隙型固溶体：杂质原子进入溶剂晶格中的间隙位置 2、按杂质原子在晶体中的溶解度划分 （1）无限固溶体：溶质和溶剂两种晶体可以按任意比例无限制地相互溶解，又称为连续固溶体或完全互溶固溶体。 如: MgO＋NiO?MgxCo1-xO (x=0～1) PbTiO3+PbZrO3 ?Pb(ZrxTi1-x)O3 (x=0～1) （2）有限固溶体：杂质原子在固溶体中的溶解度是有限的，也称不连续固溶体或部分互溶固溶体。 如何两种晶体结构不同或相互取代的离子半径差别较大，就会生成有限固溶体。 三、固溶体的表示方法 1、最常用的方法——分子式 以原晶体（溶剂）的分子式为基础，将取代元素和被取代元素写在一起，并用下脚标标出取代的量。 例如： MgxCo1-xO ， Pb(ZrxTi1-x)O3 ，La1-xSrx CoO3 2、固溶体实质上属于杂质缺陷的范畴，表示缺陷的符号和原则都适用于固溶体。 四、固溶体的特点 固溶体是一个均匀的相。它不同于溶剂（原始晶体），也不同于机械混合物，更不同于化合物。 1、固溶体与化合物 A和B形成： 化合物 固溶体 A和B的比例确定 结构完全不同于A或B的结构 性质确定不变 A和B的比例有一定范围 结构与原始晶体一致 性质随组成的变化而变化 2、固溶体与机械混合物 固溶体——均匀的单相，性质不同于A也不同于B 机械混合物——多相体系，各相保持各自的结构和性质 3、固溶体与原始晶体 都是均匀的单相。基本结构相同。固溶体的晶体结构相对于原始晶体的结构，发生局部