第七讲X射线衍射分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,从右下角的衍射图谱，我们可以判断，该图谱是由以下哪种方法得到的？,A 劳埃法,B 周转晶体法,C 德拜法,D 衍射仪法,随堂小议,1,关于劳埃法，下列说法正确的是,A,劳埃法是用单色,X,射线照射固定单晶体衍射方法，一般以垂直于入射线束的照相底片来记录衍射花样。,B,劳埃法可分为透射法、背射法与反射法。,C,相比较于透射劳埃法，背射劳埃法较为常用。,D,以上均错,随堂小议,5/18/2025,2,材料化学研究方法,从右下角的衍射图谱，我们可以判断，该图谱是由以下哪种方法得到的？,随堂小议,A 劳埃法,B 周转晶体法,C 德拜法,D 上述答案均错,3,从右下角的衍射图谱，我们可以判断，该图谱是由以下哪种方法得到的？,随堂小议,A 劳埃法,B 周转晶体法,C 德拜法,D 上述答案均错,6,3.4.2 样品制备,样品的制备情况是影响实验结果的重要因素，它对衍射线的强度、峰位的影响尤为明显。实验者必须根据分析目的和要求制祥。一般说要考虑到样品的均匀性、颗粒度大小、注意消除制样过程引起结构上的变化.,衍射仪用的试祥大都要求,平板状,，由粉末压制而成，或是由块状切割而成。,样品类型,粉末试样：,是指用物理方法（锉刀、研钵等）将待分析的物质粉碎成为粉末状的小颗粒，然后用粘结剂粘合或压制等办法制成的试样,.,多晶体试样：,一般是指由大量小单晶体聚合而成的样品，如陶瓷、金属板等。,(,防止产生区域择优取向,.),择优取向：,多晶体试样中，如果小晶体聚合成多晶体时，沿某些晶向排列的小晶粒比较多或很多，则称该多晶体是有择优取向的。,粉未样品制备,对于粉末样品，,通常要求其颗粒平均粒径控制在,5m,左右，亦即通过,320,目的筛子,;,在加工过程中，,应防止由于外加物理或化学因素而影响试样其原有的性质。,非常小,0.1m以下,小,10m,粗,50m,实验室衍射仪常用的粉末样品形状为平板形。支承粉末制品的支架有两种，即,透过试样板和不透孔试样板,，如下图所示。,单一物相的鉴定或验证,物相定性分析,物相分析,混合物相的鉴定,（,物相鉴定,）物相定量分析,点阵常数（晶胞参数）测定,晶体结构分析,晶体对称性（空间群）的测定,等效点系的测定,晶体定向,非晶体结构分析,晶粒度测定,宏观应力分析,3.5 X射线衍射技术的应用,3.5.1 XRD物相分析,物相：,把材料中由各种元素形成的具有确定结构的化合物称为一个相。,物相分析,是指确定物质（材料）由哪些相组成（即,物相定性分析,）和确定各组成相的含量（常以体积分数或质量分数表示，即,物相定量分析,）。,X,射线物相分析给出的结果，不是试样的化学成分，而是由各种元素组成 的具有固定结构的物相。,粉末晶体,X,射线物相分析是根据晶体对,X,射线的衍射特征即衍射线的,方向及强度,来达到鉴定结晶物质的。,原因：,1,）每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和晶体结构结构，不会存在两种结晶物质的晶胞大小、质点种类和质点在晶胞中的排列方式完全一致的物质,;2,）结晶物质有自己独特的衍射花样。（,d,、,和,I,）,;3,）多种结晶状物质混合或共生，它们的衍射花样也只是简单叠加，互不干扰，相互独立。（混合物物相分析）,总之，,与结构有关的信息都会在衍射花样中得到体现，主要表现在衍射线条数目、位置及其强度上，如同指纹，反应每种物质的特征。,定性分析：根据衍射线条的位置可确定物相是什么。,定量分析：根据衍射线条的位置和强度可以确定物相有多少。,将实验测定的衍射花样与已知标准物质的衍射花样比较，从而判定未知物相。混合试样物相的,X,射线衍射花样是各个单独物相衍射花样的简单迭加，根据这一原理，就有可能把混合物物相的各个物相分析出来。,3.5.1.1 物相定性分析,(是什么?),定性分析实质上就是信息的采集处理和查找核对标准花样两件事情。,物相标准衍射图谱（花样）的获取,将各种衍射花样的特征数字化，制成一张卡片或存入计算机，即将卡片上列出物相名称、该相经,X,Ray,衍射后得到的,d,值数量和相对应的,I,。,这种方法是,J.D.Hanawalt,(,哈那瓦特,),于,1938,年创立的。,标准粉末衍射数据指常用的,ASTM,（,American Society for Testing and Materials),和,PDF,(Powder,Diffraction files),卡片。,定性分析-,工具,（PDF卡片）,Hanawalt早在二十世纪三十年代就开始搜集上千种物质的衍射花样，保存为标准卡片粉末衍射卡片（PDF）。,每年补充更新。,既包括实验测量的数据，又包括由计算得到的数据。,d,1a,1b,1c,1d,7 8,I/I,1,2a,2b,2c,2d,d,I/I,1,hkl,d,I/I,1,hkl,Rad.Filter,Dia.Cut off CollI/I1 d corr.abs.?,Ref.,3,9,9,Sys.S.G.,a,0,b,0,c,0,A C,Z,Ref.,4,n e Sign,2V D mp Color,Ref.,5,6,10,PDF卡片,（1）1a、1b、1c,三个位置上的数据是衍射花样中前反射区（2 90）中三条最强衍射线对应的面间距，1d位置上的数据是最大面间距。（2）2a，2b，2c，2d区间中所列的是（1）区域中四条衍射线的相对强度。最强线为100，当最强线的强度比其余线小强度高很多时，有时也会将最强线强度定为大于100。,(3)实验条件,辐射光源,波长,滤波片,相机直径,所用仪器可测最大面间距,测量相对强度的方法,数据来源,（3）第三区间列出了所获实验数据时的实验条件。Rad 所用X射线的种类（CuK,FeK）,0,X射线的波长（）Filter 为滤波片物质名。当用单色器时，注明“Mono”Dia 为照相机镜头直径，当相机为非圆筒形时，注明相机名称Cut off.为相机所测得的最大面间距；Coll.为狭缝或光阑尺寸；I/I,1,为测量衍射线相对强度的方法（衍射仪法-Diffractometer，测微光度计法-Microphotometer，目测法-Visual）；dcorr abs？所测d值的吸收矫正（No未矫正，Yes矫正）；Ref.说明底3，9区域中所列资源的出处。,(4)晶体学数据,晶系,空间群,晶胞边长,轴率,A=a,0,/b,0,C=c,0,/b,0,轴角,单位晶胞内“分子”数,数据来源,（4）第4区间为被测物相晶体学数据：sys.物相所属晶系；SG.物相所属空间群；a,0,，b,0,，c,0,物相晶体晶格常数，A=a,0,/b,0,B=c,0,/b,0,轴率比；，物相晶体的 晶轴夹角；Z.晶胞中所含物质化学式的分子数；Ref.第四区域数据的出处。,(5),光学性质,折射率,光学正负性,光轴角,密度,熔点,颜色,数据来源,（5）第五区间是该物相晶体的光学及其他物理常数：,n,e 晶体折射率；sign.晶体光性正负；2V.晶体光轴夹角；D.物相密度；MP.物相的熔点；Color物相的颜色，有时还会给 出光泽及硬度；Ref.第5区间数据的出处。,(6),样品来源、制备方法、升华温度、分解温度等,(7)物相名称,(8)物相的化学式与数据可靠性,可靠性高-,良好-i,一般-空白,较差-O,计算得到-C,（7）第7区间是该物相的化学式及英文名称 有时在化学式后附有阿拉伯数字及英文大写字母，其阿拉伯数表示该物相晶胞中原子数，而大写英文字母则代表16种布拉维点阵：C简单立方；B体心立方；F面心立方；T简单四方；U体心四方；R简单三方；H简单六方；O简单正交；P体心正交；Q底心正交；S面心正交；M简单单斜；N底心单斜；E简单正斜。,（8）第8区为该物相矿物学名称或俗名 某些有机物还在名称上方列出了其结构式，而名称上有圆括号，则表示该物相为人工合成。此外，在第8区还会有下列标记：表示该卡片所列数据高度可靠；O 表示数据可靠程度较低；I 表示已作强度估计并指标化，但数据不如 号可靠；C 表示所列数据是从已知的晶胞参数计算而得到；无标记卡片则表示数据可靠性一般。,(9)全部衍射数据,(10)第10区为卡片编号,