X射线衍射晶体结构分析-理论刘泉林201512上海.ppt

次极大的位置，数目和强度 劳厄方程式与布拉格方程式 劳厄方程式与布拉格方程式 X射线晶体衍射结构分析基础 晶胞参数 原子位置 晶体结构 ? 空间点阵 ＋ 结构基元 衍射峰位置 衍射峰强度 实验数据 光源 样品 衍射光路 数据记录方式 连续 单晶 劳埃 底片 单色 单晶 旋转、迴摆 底片 单色 单晶 魏森堡 底片 单色 单晶 四圆 点计数 面计数 单色 多晶 粉末 照相法 底片 单色 多晶 粉末 衍射仪 探测器 CCD X射线衍射数据收集方法、实验技术 四圆单晶衍射仪和粉末衍射仪 尝试法 帕特逊函数 电子密度函数法 直接法 同晶置换 重原子 反常散射 基于单晶衍射数据结构分析 程序：SHELX97 尝试法 同构型法，重原子置换法 Rietveld全谱拟合法 从头计算法（分峰直接法） 最大熵法 蒙特卡洛法 遗传算法 ? 基于粉末衍射数据测定晶体结构 粉末衍射法测定晶体结构 （第二版） 梁敬魁 科学出版社 逆问题- 困难 程序：Fullprof 晶体结构分析：应用举例 衍射峰位分析：指标化，晶格常数精确测定及应用举例 衍射强度分析：原子位置测定及应用举例 注意：实验数据采集：实验注意事项，准确，精确 实验技术 样品颗粒足够多，足够细，形貌粒径相对均匀， 光源强 具有可统计性 问题： 择优取向 某些峰异常强 消除方法： 实验技术 仪器校准 光源： Cu： K?1 1.54056 ? K?2 1.54439 ? 强度：2:1 零点漂移 光路：光源、样品 和探测器准直 实验技术 制样的样品表面与样品架表面齐平， 保证衍射光路的校准 问题： 样品漂移 扫描方式 实验技术 狭缝的选择 问题： 分辨率和强度 低角度衍射峰 常规实验条件 X-ray 功率：40-50 kV mA 2?: 20-80? (物相鉴定） 10-80 20-120 10-140 （结构分析） 扫描方式：连续扫描 ~每分钟8度 （物相鉴定） 步进扫描 0.02度 停留 2秒 （最强峰 ~10000计数） 狭缝：分辨率 与 强度 综合 实验技术 谢 谢! * Ti O 金红石，TiO2， 空间群P42/mnm a=4.593, c=2.959? 单位晶胞内有4个O2-，2个Ti4+，Z=2。 O 2a (0,0,0) Ti 4f (0.302,0.302,0) Fm3m a=5.640 ? Na 4a (0,0,0) Cl 4b (0.5,0.5,0.5) Z=4 NaCl型结构 KCl: a=6.2901? 密度 CaF2 Ca 2+ F - Fm3m a=5.450 ? Ca 4a (0,0,0) F 8c(0.25,0.25,02.5) Z=4 CaF2型结构 Fd3m , a=3.570 ? C 8a (0,0,0) (3/4,1/4,3/4) Z=8, 金刚石型结构 内 容 提 纲 1. X射线衍射理论 2. 晶体结构分析 ：应用举例 散 射 探测器 2? 可测物理量：偏转角度和强度 X射线粉末衍射分析：问题和困难 衍射图谱 衍射波的叠加 探测器 2? 探测强度 10 = 5+5 4+6 12-2 物质材料 物相 多晶 单晶 晶胞 原子 电子 原子散射能力—原子散射因数 k O P k0 M N r 2? ?/2-? S ? O k0 k S 结构因数F(s) 结构因数F(s)——也有人称为结构振幅——表征了晶胞内原子种类，各种原子的个数和晶胞内原子的排列对衍射的影响。它的物理意义是一个晶胞向有s规定的方向散射的振幅等于F(s)个电子处在晶胞原点向这一方向散射的总振幅。 结构因子：振幅与相位 相角 衍射强度的收集、修正、统一与还原 实验强度?? 结构因子? 简单实例分析