Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,第一部分,X射线衍射分析,武汉理工大学资环学院 管俊芳,第六章.X射线衍射结果应用举例,1,K、K及K1、K2的鉴别,2 定量分析,3,纳米物质平均粒度分析,4 粘土矿物分析,武汉理工大学资环学院 管俊芳,1 K、K,及 K,1,、K,2,的鉴别（1）,第六章.应用举例,在用衍射仪方法进行分析时，我们对原始X射线进行了过滤，基本使得K,射线“消失”。但实际上并未完全消失，对于强度很大的衍射峰（如三强度峰中强度最大者），则可能在衍射图谱上除了K射线形成的衍射外，还有K射线形成的衍射。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,1 K、K 及 K1、K2的鉴别（2）,第六章.应用举例,滤波片的作用使得,：,I,1,：I,2,：I,100：50：13.8,I：I,500：1,有时，有的面网产生的衍射，其计数强度可以达到几万，甚至几十万CPS，这时，就会在衍射图谱上出现对应的射线造成的衍射效应。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,1 K、K 及 K1、K2的鉴别（3）,第六章.应用举例,如对石英的最强衍射峰 3.343 面网，用CuK(,1.54178,),射线进行衍射时，其衍射位置为2,26.66。,但我们知道还有强度较弱的射线,(,1.3921,)也存在，可否计算出该面网的衍射出现在什么角度位置？,武汉理工大学资环学院 管俊芳,1 K、K 及 K1、K2的鉴别（4）,第六章.应用举例,根据方程式,2d sin,2 2 arc sin(,/2d),对于d=3.343,的面网,其射线的衍射角,2,=26.66，射线的衍射角,2,=24.04,武汉理工大学资环学院 管俊芳,1 K、K 及 K1、K2的鉴别（5）,第六章.应用举例,在对图谱处理的过程中，标注峰位（d）的时候，都是按照射线的波长，根据布拉格方程式计算面网间距的。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,1 K、K 及 K1、K2的鉴别（6）,第六章.应用举例,对于一般的衍射数据，由于低角度区域的衍射强度比较大，因此,可能出现衍射的峰位也多数在低角度区域，并且只限于衍射强度特别大的面网的衍射。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,1 K、K 及 K1、K2的鉴别（7）,第六章.应用举例,K1与K2 的情况与上述类似。以Cu靶为例，,K1,1.5405,K2,1.5443,。,有两个面网，d13.343,d2=1.818,d1 2,K1,26.64,2,K2,26.71,d2 2,K1,50.13,2,K2,50.27,对于d1 相差 0.05度,对于d2相差 0.14度。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,1 K、K 及 K1、K2的鉴别（8）,第六章.应用举例,由于衍射峰都是具有一定宽度的，因此在低角度时（2,40,),，,显示为单一的峰，而高角度则分裂为两个峰,。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,2 定量分析,第六章.应用举例,当所分析的试样中含有一种以上的物质相时，理论上可以根据衍射强度计算,各物相的含量,。但由于影响强度的因素太多，往往计算结果误差比较大,（10）。,方法参照相关的书中描述。,X射线能检测的最低含量为,1,，,但必须已知大概会含什么物质相（或已知物质的成分）。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,3 纳米物质平均粒度分析（1）,第六章.应用举例,一般情况下，晶体的颗粒越大（即每个颗粒所含的晶胞数目越多，则衍射效果越好。具体体现在衍射峰越敏锐。,衍射峰的敏锐,程度,用半高宽来衡量,。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,3 纳米物质平均粒度分析（2）,第六章.应用举例,原理：,通过实践证明，,大于200nm的晶体颗粒，产生的X射线衍射从半高宽来衡量，都可为标准衍射，即衍射线的半高宽为一固定值。,而当粒度小于200nm的时候，衍射线会发生宽化（相干散射的不完全所致）。并且粒度越小，半高宽越大，直到粒度小的类似于非晶体的时候，衍射峰变成平台状。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,3 纳米物质平均粒度分析（3）,第六章.应用举例,方法：,在进行衍射分析时，加入3050的标准物质（石英、硅、刚玉等）。,标准物质：粒度大于200nm，结构稳定。,测定待测样品的衍射峰的半高宽和标准物质的衍射峰的半高宽，用公式即可以得出纳米颗粒的平均粒度。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,3 纳米物质平均粒度分析（4）,第六章.应用举例,计算公式：,B0.9,/(t cos),B:待测样品衍射峰的宽化度,t：,平均粒度（单位与 相同）,（,为垂直于面网方向的粒度均值,）,宽化度B的计算：,B,2,B,m,2,B,s,2,Bs、Bm分别为标准物质与待测物质的半高宽（单位：弧度）。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,3 纳米物质平均粒度分析（5）,第六章.应用举例,举例计算：,B,2,(0.61*Pi/180),2,-(0.22*Pi/180),2,B=0.0099,t 0.9*1.5418/(B*cos15.56)=145A,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（1）,第六章.应用举例,定义：,层状铝硅酸盐，粒度小于2微米。,基本结构层：,(Si,Al)O4四面体，连接成片,(Al,Mg)O6八面体,亦成片状，与四面体片匹配。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（2）,第六章.应用举例,四面体片与八面片以不同的形式结合，形成结构单元层，就构成各种不同类型的层状硅酸盐。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（3）,第六章.应用举例,（1）,高岭石族,为1：1型,结构单元层厚度7.2,。右图为两个单,元层。为了图示更简洁。用下图表示。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,高岭石,20,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（4）,第六章.应用举例,衍射图谱特征,：粘土矿物最显著的衍射特征是：底面衍射特,别强（001，002，003），其他很弱或没有。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（5）,第六章.应用举例,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（6）,第六章.应用举例,高岭石插层,：用有机或者无机试剂插入层间区域，当试剂被,清洗掉或者被蒸发掉的时候，达到片的剥离效果。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（7）,第六章.应用举例,（2）,云母族,（白云母、黑云母、伊利石等）2：1型（夹心式）,武汉理工大学资环学院 管俊芳,云 母,25,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（8）,第六章.应用举例,成分特征,：,结构层中，每个Si,4,O,10,单位1价电荷，正好由层间的一个K离子来配平。电荷主要来自于四面中的Al对Si的代换。（Si,3,AlO,10,）,结构特征,：单元层之间离子键结合，结合力较强。,衍射特征,：10,，5,，3.3,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（9）,第六章.应用举例,3,蒙皂石族,：,与云母类似，只是层间区域具有可交换性。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（10）,第六章.应用举例,成分与结构特征,：,结构层中，每个Si,4,O,10,单位的电荷为0.33，层间区域一般由Ca配平。,由于每六个晶胞才能分配到一个Ca离子，因此电荷配平时需要长距离的电荷传递。,极性的水分子起桥梁作用。所以蒙皂石族矿物一般皆含有层间水。,由于层间的维系力较弱，因此可很容易地对该族矿物进行各种各样的改性处理有机复合、无机复合、柱撑、插层。并且对于有机的分子或者离子，分子练越长、分子量越大者，越容易进行其层间域。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（11）,第六章.应用举例,衍射特征,：1516，5，3.0,空气湿度大于60R.H.时，d,001,1516,（双层层间水）,空气湿度小于60R.H.时，d,001,12.5,（单层层间水）,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4,粘土矿物分析（12）,第六章.应用举例,分类,：,按八面体阳离子,：Al,3,，Mg,2,相对于结构单元四面体所构成的六方环，有三个八面体位置，如果八面体阳离子是二价（Mg），则三个位置全部被占据，若是三价离子（Al），则只需两个。前者称之为三八面体蒙皂石(tri.)，后者为二八面体(di.)。,按结构层电荷来源,：,若来源于四面体片，称之为近电，,来源于八面体，称之为远电。后者层间,域维系力更弱，更容易被改性。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（13）,第六章.应用举例,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（14）,第六章.应用举例,di.tri.的区别：d060 大于或小于1.50。,Xo,Xt区别：成分计算化学式，及一种特殊的方法,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（15）,第六章.应用举例,有机复合类型：,型复合体：有机分子练的延长方向平行于硅酸盐层。,：分子练平面平行于硅酸盐层。,：分子练平面垂直于硅酸盐层。,型复合体：有机分子练的延长方向垂直或斜交于硅酸盐层。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（16）,第六章.应用举例,典型复合体,：,a)与,十六烷基三甲基溴化胺离子,复合，形成有机膨润土。,武汉理工大学资环学院 管俊芳,4 粘土矿物分析（17）,第六章.应用举例,典型复合体：,b),柱撑粘土,武汉理工大学资环学院 管俊芳,作 业,第六章.应用举例,试总结X射线分析的原理、应用（以粉晶X射线衍射为例）,（1500字左右）,武汉理工大学资环学院 管俊芳,