多晶体物相分析

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1、多晶体物相分析材料研究经常需要知道材料中包含几种结晶物质或某种物质以何种结晶状态存在。材料中的一种物质称为一个相，此类问题称物相分析。物相：试样中由各种元素形成的具有固定结构的化合物。（包括单质元素和固溶体）物相分析是指确定物质（材料）由哪些相组成（即物相定性分析或称物相鉴定）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）。一X射线物相定性分析原理任何一种结晶物质的衍射数据d和I/I1是其晶体结构的必然反映，即使该物质存在于混合物中，它的衍射数据也不会改变，因此可以根据它们来

2、鉴定物质的晶相。制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化，将待分析物质(样品)的衍射花样与之对照，从而确定物质的组成相，这就是物相定性分析的基本原理与方法。粉晶X射线物相的定性分析是根据晶体对X射线的衍射特征-衍射线的方向和强度来鉴定结晶物质。当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用各个反射面的晶面间距d（与晶胞的大小和形状）和反射线的相对强度I/I1（与质点的种类及其在晶胞中的位置有关）来表征（I是同一结晶物中某一晶面的反射线强度，I1是该结晶物质最强线的强

3、度，一般把I1定为100。）目前已知的晶体物质已有成千上万种。事先在一定的规范条件下对所有已知的晶体物质进行X射线衍射，获得一套所有晶体物质的标准X射线衍射花样图谱，建立成数据库。当对某种材料进行物相分析时，只要将实验结果与数据库中的标准衍射花样图谱进行比对，就可以确定材料的物相。X射线衍射物相分析工作就变成了简单的图谱对照工作。定性分析的基本方法就是将未知物的衍射花样与已知物质的衍射花样的d和I/I1值对照。因此就有必要掌握大量已知结晶物质相的衍射花样。二标准衍射数据资料介绍标准衍射数据资料有

4、粉末衍射卡和各种的索引1938年由Hanawalt提出，公布了上千种物质的X射线衍射花样，并将其分类，给出每种物质三条最强线的面间距索引（称为Hanawalt索引）。1941年美国材料实验协会（TheAmericanSocietyforTestingMaterials，简称ASTM）提出推广，将每种物质的面间距d和相对强度I/I1及其他一些数据以卡片形式出版（称ASTM卡），公布了1300种物质的衍射数据。以后，ASTM卡片逐年增添。1)粉末衍射卡片1969年起，由ASTM和英、法、加拿大等国家

5、的有关协会组成国际机构的“粉末衍射标准联合委员会”，负责卡片的搜集、校订和编辑工作，所以，以后的卡片成为粉末衍射卡（thePowderDiffractionFile），简称PDF卡，或称JCPDS卡（theJointCommitteeonPowderDiffractionStandard）。直至1971年，JCPDS出版了21组卡片，已拥有21500种晶体材料的衍射数据及衍射花样。以后每年增加一组。至1999年出版了第49组，每组约1500一2000张不等。PDF卡片（1）1a,1b,1c为三条

6、最强衍射线对应的晶面间距,1d为最大面间距（2）2a,2b,2c,2d为上述各衍射线的相对强度，最强线为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PDF卡片（4）晶体学数据晶系空间群晶胞边长轴率A=a0/b0C=c0/b0轴角单位晶胞内“分子”数数据来源PDF卡片（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PDF卡片(6)样品来源、制备方法、升华温度、分解温度等PDF卡片(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

7、般空白较差O计算得到CPDF卡片说明：有时在化学式后附有阿拉伯数字和大写英文字母，如(ZrO2)12M阿拉伯数字表示晶胞中原子数大写英文字母表示布拉菲点阵类型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－简单三斜PDF卡片(9)全部衍射数据(10)卡片编号PDF卡片索引为快速找到所需卡片，编辑了卡片索引。主要有字母索引和数值索引两大类。字母索引是按物质化学元素英文名称的第一个字母顺序

8、排列的；数字索引以衍射线的d值为检索依据，按编排方式的不同有哈氏索引和芬克索引。数值索引（或哈氏索引）八强线按强度排d1，d2，…，d8，对应I1＞I2＞…＞I8用最强三条线进行组合排列，每种物相在索引中出现3次。d1d2d3d4－d8d2d3d1d4－d8d3d1d2d4－d8参比强度I/Ic是被测相与刚玉按1:1重量配比时，其最强线峰高之比（积分强度比）。数值索引i2.4972.89x2.6592.3672.1661.8861.4561.456Sr2VO4Br22-14451-158-E22