西大催化剂表征X射线衍射精要.pptVIP

X射线衍射X-ray Diffraction(XRD) §1、XRD 的相关基本概念与基本原理 一、晶体几何学基础 传统的固体按其原子、分子或离子在空间排列是否长程有序可分成为晶体和非晶体。 晶体的共性： 1、外形一般是有规则的多面体。 2、一般有恒定的熔点和熔解热。 3、各向异性。 4、均一性。 晶胞、晶系 根据晶体内部结构的周期性，可划分出许多大小和形状完全等同的平行六面体，称为晶胞，用来代表晶体结构的基本重复单元。 在三维点阵中选择三个基矢a、b和c，它们间的夹角α、β和γ，按它们的特性把晶体分为七大晶系：立方（对称性最高）、六方、四方、三方、正交、单斜、三斜（对称性最低）。 晶胞分类 初基晶胞：只在平行六面体顶角上有阵点。 由此构成的点阵称为简单点阵，记为P。 非初基晶胞：除了平行六面体顶角上有阵点，在平行六面体的中心或面的中心有阵点。由此构成的点阵分别称为体心、面心和底心点阵，记为I、F、C。 用数学方法可以证明只存在7种初基和7种非初基类型，称为布拉菲点阵。 14种布拉菲点阵 点群 晶体的宏观外形可同时存在多种点对称元素（如：对称中心、镜面、旋转等）。 把八种基本的点对称元素按一定的组合规律组合起来，可得到32种结晶学点群（分属于七大晶系）。 点群的表示方法主要有两套：国际符号（Hermann-Mauguin）和熊夫列（Schoenflies）符号。 国际符号一般有三个字符，每一个字表示一个轴向的对称元素。对于不同的晶系，这三个字符位置所代表的轴向并不同。如：mm2、6mm等等。 熊夫列符号则由特定的符号表示，如：Cn 指有一个n次轴、 Cnh 指有一个n次轴及垂直于该轴的水平镜面、 T表示四面体、O代表八面体等等。 晶系与点阵的对应 空间群 由32种点群和14种布拉菲点阵组合而得230种空间群。 空间群的国际符号由两部分组成：前面大写英文字母表示布拉菲点阵类型；后面是一个或几个表示对称性的符号。 例: Pnma和P21/c是属于不同晶系的两种空间群，点阵均为初基的，点群则前者属于正交晶系，后者属于单斜晶系。 32种点群 三、晶面和晶面指标 晶体学中采用空间点阵描述晶体的空间结构。空间点阵是晶体结构的数学抽象，空间点阵可以从不同方向划分出不同的平面点阵组，每一组中的点阵平面都是互相平行、等距且数目无穷多。 五、 布拉格（Bragg）方程 波长为λ的x 射线入射任一点阵平面上，在这一点阵平面上各个点阵点的散射波相互加强的条件是入射角与反射角相等，入射线、反射线和晶面法线在同一平面上。 如图 1.4 所示，满足衍射方向的条件为： K系谱线 K 系射线又可以细分为 Kα（L 层电子填充）和 Kβ（M 层电子填充）两种波长略有差异的两种射线。而 X 射线衍射仪要求使用单色 X 射线。因此，需要在 XRD 测试时把后者除掉，传统的方法是在光路上加入一个滤波片（如 Ni）。现在一般使用铜靶，在光路上增加一个石墨晶体单色器来去除 Kβ 射线。单色器可以去除衍射背底，也可以去除 Kβ 射线的干扰。 另外，Kα 辐射还可以细分为 Kα1 和 Kα2 两种波长差很小的辐射。由于它们的波长差很小，无法通过硬件的方法来消除其中任何一种，但可通过软件方法来消除 Kα2 的影响。 测定 基本步骤包括：制备催化剂样品，测定样品的衍射谱图，确定各衍射峰d 值及相对强度I/I1 值(I1为最强线强度)，选出其中三条最强粉末线的d/n 值及其强度I/I1 ，和 ASTM 或 JCPDS 卡片的数值进行对比，即可确定未知样品的物相。 MDI Jade系统的简介 XRD分析软件中，特别是在国内，用户最多的当然还是MDI?Jade5.0，它非常稳定，而且可以说能完成我们一般各种物相定性、定量分析的95%以上的工作！ 图谱的处理 数据的导入 数据的平滑 本底的测量与扣除 分离Kα2衍射 寻峰 相的定性分析 相的定量分析 点击菜单“file ︱ patterns ”有如下对话框 物相的定性分析 人工检索鉴定 计算机自动检索鉴定 MDI jade采用的是第三代检索/匹配程序。 原理：将几个可能物相的谱相加与实验谱比较以作出鉴定的方法，可以称为合成法。 试验数据要求：是数字化的、完整的、扣除本底的（包括无定形相的贡献）的谱，不需要用平滑来除去噪声。 该程序对数据质量要求不高，即使衍射峰有严重重叠时，此法也可使用。 数据库、机构 进行计算机自动检索/鉴定需要相应的数据库与之配套。目前国际上有名的机构有如下： 国际结晶学联合会（IUCr） 粉末衍射专业委员会（CPD） 国际衍射数据中心（ICCD）* 国际X射线分析学会（IXAS） 剑桥晶体学数据中心（CCDC） 无机化合物晶体结构数据库（ISCD） 蛋白质数据银行（PDB）