XRD分析技术.pptVIP

* XRD技术及其在催化中的应用 自学内容 物质结构/结构化学/固体物理/固体化学 晶体结构基础及XRD相关内容 催化剂表征分析 XRD相关章节 x射线产生、x射线谱、x射线与物质相互作用、仪器结构、测角仪原理 晶体的对称性 固态物质按其原子（或分子、离子）在空间排列是否长程有序分成晶态和无定形两类。所谓长程有序是指固态物质的原子（或分子、离子）在空间按一定方式周期性的重复排列。整个晶体是由晶胞按周期性在三维空间重复排列而成。 理想的晶体结构可以用具有一定对称性的、周期的、无限的三维点阵结构加以描述。晶体的理想外形和宏观物理性质制约于32点群，而原子和分子水平上的空间结构的对称性则分属于230个空间群。? ? 晶体的点阵理论、晶面及指标、对称元素、宏观对称性、微观对称性、7个晶系、14种空间点阵型式、 32个点群、230个空间群、表示法 晶胞的两个基本要素 晶胞的大小和形状，可以用晶胞参数表示 晶胞中各原子的坐标位置，通常用分数坐标(x, y, z)表示。Cs原子的位置可用向量OP = xa + yb + zc Cs的分数坐标1/2 1/2 1/2; Cl分数坐标为0 0 0。 X Y Z O P CsCl晶胞 a b c 晶面和晶面指标 空间点阵可以从不同方向划分出不同的平面点阵组，每一组中的每个点阵平面都是互相平行的。各组平面点阵对应于实际晶体结构中不同方向上的晶面。晶面是平面点阵所处的平面。晶面可用晶面指标h*, k*, l*标记。 (010) (320) (110) (100) (120) a b d 晶面指标的定义 晶面在三个晶轴上的倒易截数的互质整数之比。 截距：h’a, k’b, l’c 截数：h’, k’, l’ 倒易截数：1/h’, 1/k’, 1/l’ 倒易截数之比化为一组互质的整数比：1/h’:1/k’:1/l’~h*:k*:l* (h* k* l*)称为晶面指标，如右图所示的晶面：1/3:1/2:1/1~2:3:6，则晶面指标为 (236)。 a b c 简谐波与经典波的叠加原理 简谐波： 在波动学中，凡是频率和波长都为确定值的波动称之为简谐波。其波函数可用正弦函数或余弦函数表示： 波的叠加原理 如果有两个或多个波同时通过空间中某一区域，则在该区域的波动状态可用这几个波的波函数的和来描述。这种加和便是波的叠加。 波的叠加(δ=2π) ψ1 ψ2 ψ 波的叠加(δ=π) ψ1 ψ2 晶体对X射线的衍射 当一束X射线平面电磁波照射晶体时，晶体中原子周围的电子受X射线周期变化的电场作用而振动，从而使每个电子都变为发射球面电磁波的次生波源。所发射球面波的频率、位相（周相）均与入射的X射线相一致。基于晶体结构的周期性，晶体中各个电子的散射波可相互干涉相互叠加，称之为相干散射或衍射。 几个基本观念 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? θ α d 2θ ? 入射线? ? 反射线 ? 晶面法线? ? 入射角? ? 反射角? ? 点阵平面? 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。? Bragg方程 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? θ θ d 2θ ? 入射角? ? 反射角? ? A? ? B? ? C? 满足衍射方向的条件为： △=AB+BC=nλ 即 2dsinθ=nλ 2dh*k*l*sinθhkl=nλ h=nh*, k=nk*, l=nl*, n称为衍射级数 O F S1 H1 C1 H2 C2 样品与计数器旋转速度的关系 若样品平面由S1位置绕O轴转动角θ至S2位置，求满足衍射条件的∠C1OC2=? ∠FOH1=∠H1OC1, ∠FOH2=∠H2OC2, 2(∠FOH1-∠FOH2)=2θ, ∠C1OC2=∠FOC1-∠FOC2, ∠FOC1=2∠FOH1, ∠FOC2=2∠FOH2, ∠C1OC2=2(∠FO