固体催化剂研究方法之三多晶体XRD衍射.ppt

* * * * * * * 固体催化剂研究方法之三 ——多晶体XRD衍射 报告人：崔明山 导师：沈美庆教授 2011-10-29 报告思路 入射X射线 反射X射线 样品 X射线 产生 性质 波长：0.01~100?（晶体也有类似的线度） 波粒二象性 X射线 K系谱线 XRD分析中使用K α 阳极元素 Kα1 Kα2 相对强度 Kα Co 1.788965 1.792850 53 1.790260 Cu 1.540562 1.544390 46 1.541838 X射线 X射线与物质的相互作用 热 入射X射线 λ0 投射X射线I=I0e-upt，λ=λ0 I0 散射X射线 λ=λ0 λλ0 不相干散射 电子 反冲电子 俄歇电子 光电子 相干散射 荧光 光电效应 俄歇效应 晶体结构-空间点阵 晶体结构=结构基元+点阵 晶胞参数（点阵常数） a，b，c α，β，γ 基元：原子，分子或离子 最小的重复单元 点阵点：结构基元在空间重复排列的抽象的点 晶体结构-空间点阵 布喇菲原胞及七大晶系 基失选取原则： a)基本矢量长度相等的数目最多； b)夹角为直角的数目最多； c)晶胞体积最小。 七大晶系 按晶胞参数的特征分类 14中布拉维点阵分属于七大晶系 晶体结构-晶向，晶面 晶向 任意两结点的结点列。 取通过原点的结点列，求该列最 近原点的结点的指数，U，V，W 并用方括号标记[UVW] 晶面 通过任意三个不在同一直线上的格点 的平面。 Miller指数（hkl） 截距倒数1/r:1/s:1/t 化为互质数h:k:l eg.r=1/2a，s=1/2b，t=1/3c h:k:l=3:3:2 (332) b a c r s t 晶体结构-晶面 立方晶系几组晶面及晶面指标 （100）晶面表示晶面与a轴相截与b轴、c轴平行； （110）晶面表示与a和b轴相截，与c轴平行； （111）晶面则与a、b、c轴相截，截距之比为1:1:1 （100） （110） （111） 理论上，晶面指数的个数是无限的，只要能找到极端复杂的晶体。但对于实际的一个晶体 晶面指数的个数是一定的。 晶体结构-晶面间距dhkl 晶面间距 定义：一组平行晶面（hkl）中两个相邻平面间的垂直距离。用dhkl表示 dhkl与晶胞参数和miller指数hkl有关。 正交晶系 立方晶系 六方晶系 晶面指标越高, 面间距越小, 晶面上粒子的 密度（或阵点的密度）也越小。 只有（hkl） 小, dhkl 大, 即阵点密度大的晶面（粒子间距 离近, 作用能大, 稳定）才能被保留下来. 晶面与晶面间距是晶体X射线衍射结构分析中所围绕的内容。 晶面结构-晶面族 晶面族 定义：在同一晶体点阵，有若干是可以通过一定的对称变化重复出现的等同晶面。他们的面间距与晶面上结点分布完全相同。这些性质完全相同的晶面的集合，成为晶面族。 表示：{hkl} 例如：立方晶系{100}晶面族包含六个晶面： （100）（010）（001）（-100）（0-10）（00-1） 注意 其他晶系并不是通过数字置换就能得到同一晶面族。例如，正方晶系中a=b≠c，因此，{100}晶面族分为两组一组包括（100）（010）（-100）（0-10)。另一组包括（001）（00-1） 晶面族 多重性因子 倒易点阵（难点） 在晶体点阵基础上按照一定对应关系建立的空间几何图形。 倒易点阵的定义 a*=b×c/V b*=c×a/V c*=a×b/V 正交性：a*·b= a*·c= b*·a= b*·c= c*·a= c*·b=0 倒易性： a*·a=b*·b=c*·c =1 倒易矢量 g(hkl)=h a*+kb*+l c* 倒易矢量g(hkl)垂直于正空间中晶面（hkl）。 倒易矢量| g(hkl)|等于其对应晶面间距的倒数。 倒易空间的一个点代表正空间的一个晶面。 物理模型 X射线投射到晶体上，受到晶体中原子的散射（电子）的散射，散射波以每个原子为中心发出散射波（球面波）。由于晶体是原子周期性排列，球面波之间存在着固定的位相关系，在空间某些方向相互加强，在某些方向上相互抵消，从