X射线衍射技术之四物相分析.ppt

如Al2O3、SiO2、TiO2等晶体均有多种晶型， 这些不同的晶型属于不同物相，具有不同的
衍射特征，只有用Ｘ射线衍射物相分析方法，
才能确定各种不同的晶ห้องสมุดไป่ตู้。
2．物相定性分析方法
Ｘ射线定性分析是将样品的衍射数据与已 知物相的衍射数据或图谱进行对比，一旦二 者相符，则表明待测物相与已知物相是同一 物相。常用的比较方法如下：
时出现，互不干扰地叠加在一起。因此，可
根据各自的衍射数据来鉴定各种不同的物相， 这就是Ｘ射线物相分析原理。
物相分析并不是直接、单一的元素分析。
一般元素分析侧重于组成元素的种类及其含 量，并不涉及元素间的化合状态及聚集状态。 对元素分析可利用化学分析、光谱分析、Ｘ 射线荧光光谱分析等方法。
物相分析可获悉物质所含的元素，但侧重
B──体心立方； F──面心立方；
T──简单四方； U──体心四方；
R──单简菱形； H──简单六方；
O──简单斜方； P──体心斜方；
Q──底心斜方； S──面心斜方；
M──简单单斜； N──底心单斜；
Z──简单三斜。
⑤ 试验条件 a. Rad.为辐射种类； b. λ为辐射波长，Filter为滤波片名称； c. Dia.为圆柱相机直径； d. Cutoff为该设备所能测到的最大面间距； e. Coil.不光阑狭缝的宽度或圆孔的尺寸； f. I/I1为测量线条相对强度的方法； g. dcorr, abs? 为所测d值是否经过吸收校正。
在进行物相鉴定时，考虑到实验误差及试
样与标准试样的差异，允许实测的衍射数据 与索引或卡片数据有一定的误差。要求d值 含量符合（误差约为±1%）；相对强度误 差可较大，但至少变化趋势或强弱次序尽量 相符。
实测数据与索引或卡片标准数据对比时，应
注意保持整体观念，因为并不是一条衍射线 代表一个物相，而是一套特定的“d- I/I1”数 据才代表某一物相。因此，一般情况下，若 有一条强线完全对不上，则可以否定该物相 的存在。
(1) 图谱直接对比法 直接比较待测样品和已 知物相的图谱。该法可直观简便地对物相进 行鉴定，但相互比较的图谱应在相同的实验 条件下获取。该法比较适合于常见相及可推 测相的分析。
(2) 数据对比法 将实测数据（2θ、d值、I/I1 值）与标准衍射数据比较就可对物相进行鉴 定。
(3) 计算机自动检索法 建立标准物相衍射 数据的数据库。将样品的实测数据输入计算 机，由计算机按相应的程序进行检索。
非晶体不具有周期性的结构，所以Ｘ射线通
过非晶体时，只能给出一两个相应于衍射最 大值的弥散射区，不产生衍射效应，很难甚 至根本无法对物相作出判断。
Ｘ射线物相分析是鉴别同质多相的唯一可
靠的方法。由于不同的晶体总是具有不同的 内部结构，因而其Ｘ射线衍射效应也彼此有 所区别。Ｘ射线衍射物相分析就是依据Ｘ射 线对不同晶体产生不同的衍射效应来鉴定物 相。
于元素间的化合状态和聚集状态结构的分析。 相同元素组成的化合物，其元素聚集状态结 构不同，则属于不同的物相。
Ｘ射线物相分析适用于结晶态物质。由于 晶体结构质点排列的重复周期与X射线波长 属于同一个数量级，所以晶体可以作为Ｘ射 线衍射的三维光栅，晶体中周期性排列的原 子成为入射Ｘ射线产生相干散射的光源，从 而产生衍射效应。
一．原理与方法
什么是物相? 物相是从结构角度对某一物质种类的描述.
化学组成相同但结构类型不同的物质视为不 同的物相,如方解石和文石.化学组成不同但结 构类似的物质也属不同的物相,因为二者在结 构参数方面存在差别.
物相分析分为定性分析和定量分析。定性分
析目的是确定待测物质成分及结构类型；定 量分析不仅确定物质成分及结构类型，而且 确定各物相质量分数。因此定性分析是定量 分析的基础和前提。
1．物相定性分析原理
任何结晶物质都有其特定的化学组成和结 构参数。当Ｘ射线通过晶体时，产生特定的 衍射图形，对应一系列特定的面间距d 和相 对强度I/I1值。其中d与晶胞形状和大小有关， I/I1 与质点的种类和位置有关。
任何一种结晶物质的衍射数据面间距d和相 对强度I/I1值是其晶体结构的必然反映。不同 物质混在一起时，它们各自的衍射数据将同
在ASTM、美国结晶学会、英国物理学会 共同支持下成立了用于粉未衍射法进行化学 分析的联合委员会。1969年联合委员会改名 为国际粉未衍射标准联合委员会(The Joint
Committee on Powder Diffraction Standard, 简称 JCPDS)。
1978年国际粉未衍射标准联合委员会更名为 国际衍射数据中心 (International Center for Diffraction Data，简称ICDD)。由JCPDS出 版的卡称为JCPDS卡，由ICDD出版的标准 衍射数据卡称为ICDD卡。不管是JCPDS卡 还是ICDD卡都统称为PDF卡。
PDF标准卡以衍射数据代替谱图，应用 时只需将所测得的谱图或数据作简单的转 换，就可以与标准卡进行对比，而且在摄 制待测图样时不必局限于用与制作卡片同 样的波长。
PDF标准卡分为有机物和无机物两大类， 每张卡片记录一个物相，如图所示。
① 卡片序号 PDF卡片序号形式为X-XXXX。 符号“-”之前的数字表示卡片的组号，之后 的数字表示卡片在组内的序号。
② 三强线 Hanawalt将d值序列中强度最高的三 根线条（称为三强线）的面间距和相对强度 提到卡片的首位。三强线能准确反映物质特 征，受试验条件的影响较小，是最常用的参 数。
③ 这个数字是可能测到的最大面间距。
④ 物相的化学式及英文名称 在化学式之后有数字及 大写字母，其中数字表示单胞中的原子数，英文字 母表示布拉维点阵类型。各个字母所代表的点阵类 型是：
二．标准衍射数据
物相定性分析中所用的标准衍射数据资 料有粉末衍射卡以及为方便检索而编制的 各种索引。
1．粉末衍射卡
粉未衍射卡(Power Diffraction File, 简称 PDF卡)是1941年美国道氏化学(Dow Chemical)公司从1938年起由哈那瓦尔物(J. D. Hanawalt)等人首创的标准衍射数据，在 美国材料试验协会(ASTM)的赞助下，以3 inch×5 inch (76.2 mm×127 mm)的卡片形 式发行，故也称ASTM卡。