X-射线衍射测试晶体的基本特征固体的聚集状态-苏州大学放射医学院.PPT

* * * 操作基本步骤 a）样品准备； b）开机、设置仪器条件及测试参数； c）放置样品并测试； d）数据还原解析 晶体的基本要求 必须选择在同一晶核上长成的单晶体。能够满足单晶结构分析的晶体，须达到如下标准： 1）单晶的外貌 品质好的晶体，应该外形规整，有光泽的表面，颜色和透明度一致，没有裂缝和瑕疵。 应该是一个完整的个体，不应有小卫星晶体或微晶粉末附着。 不是孪晶。 晶体的基本要求 2）单晶的大小 大小是一个重要因素。理想的尺寸取决于：晶体的衍射能力和吸收效应程度（决定于晶体所含元素的种类和数量）；所用射线的强度和探测器的灵敏度（仪器的配置） 光源所带的准直器的内径决定了X射线强度以及区域的大小，晶体的尺寸一般不能超过准直器的内径（常用的为0.5~0.6mm）。对于CCD，晶体合适的尺寸是：纯有机物0.3~0.7mm，金属配合物或金属有机物0.15~0.5mm，纯无机物0.1~0.3mm 要选三个方向尺寸相近的（否则对衍射的吸收有差别），过大的可以用解剖刀切割，切割时要用惰性油或凡士林 一般说，球形优于立方形，优于针状，优于扁平形。 晶体的安置 通常也叫粘晶体，安置前一般最好先要观察其是否稳定。首先，将晶体用晶体保护油或凡士林粘在Loop上。 然后将粘好晶体的Loop安置到测角头上，再装到测角仪的相应位置上。 最后要把晶体的重心和衍射仪的中心调至重合。 特征X射线作用于安装在测角仪上的单晶后产生衍射点，通过检测器记录衍射点的强度数据。通过计算机控制完成衍射的自动寻峰、测定晶胞参数、收集衍射强度数据，统计系统消光规律，确定空间群等。进而计算晶体结构。 晶体的测试 7．结果的解释与表达 晶体结构分析的过程 2．测定晶胞参数与基本对称性 3．测定衍射强度数据 4．衍射数据的还原与校正 5．结构解析 6．结构精修 1．晶体的选择与安置 中文名称：X-射线粉末衍射仪 厂商：德国布鲁克公司 型号：D8 Advance 地点：402-2101 X-ray powder diffractometer X-射线粉末衍射仪 操作基本步骤 a）样品准备； b）开机、设置仪器条件及测试参数； c）放置样品并测试； d）分析所得数据 样品的基本要求 1、粉末样品要求磨成320目的粒度，约40微米。粒度粗大衍射强度低，峰形不好，分辨率低。要了解样品的物理化学性质，如是否易燃，易潮解，易腐蚀、有毒、易挥发。 2、粉末样品要求在3克左右，如果太少也需5毫克，铺展开面积不小于10X10毫米。 3、样品可以是金属、非金属、有机、无机材料等粉末。 样品的处理 样品研磨 虽然很多固体样品本身已处于微晶状态，但通常却是较粗糙的粉末颗粒或是较大的集结块，更多数的固体样品则是具有或大或小晶粒的结晶织构或者是可以辨认出外形的粗晶粒，因此实验时一般需要先加工成合用的细粉末。最常用的方法是研磨和过筛，手摸无颗粒感，才可以认为晶粒的大小已符合要求。持续的在研钵或在球磨中研磨至360目的粉末，可以有效的得到足够细的颗粒。 样品的装填 根据不同的测试模式，将样品装填于相应的样品槽，然后将放至测试台上。 在测试软件中设置好电流电压、曝光时间、测试步长以及角度范围，点击Start开始测试。 样品的测试 数据分析 定性分析 （1）图谱直接对比法 （2）数据对比法 （3）计算机自动检索法 定量分析 原理：每种物相的衍射强度随其相含量的增加而提高，由其强度值的计算可确定物相的含量。 在高分子材料的应用中，可以借助结晶峰和非晶峰的相对比例来确定高聚物的结晶度。 热分析测试 在程序温度（升／降／恒温及其组合）过程中，测量样品与参考物之间的热流差，以表征所有与热效应有关的物理变化和化学变化。 玻璃化转变 熔融、结晶 熔融热、结晶热 共熔温度、纯度 物质鉴别 多晶型 相容性 热稳定性、氧化稳定性 反应动力学 热力学函数 液相、固相比例 比热 DSC（差示扫描量热法）原理 应用： DSC 典型曲线 PET 的玻璃化转变、冷结晶与熔融 按照 DIN 标准，吸热峰向上，放热峰向下 TGA（热重分析法） 原理 质量变化 热稳定性 分解温度 组分分析 脱水 腐蚀/氧化 还原 反应动力学 应用： 在程序温度（升／降／恒温及其组合）过程中,观察样品的质量随 温度或时间的变化过程。 Furnace sample Balance TG 典型曲线 CaC2O4 * H2O -- CaC2O4 + H2O↑ CaC2O4 -- CaCO3 + CO↑ CaCO3 -- CaO + CO2↑ TG起始点：热稳定性的表征 DTG 峰温：质量变化速率最大的温度点 一水合草酸钙的分解 同步热分析