材料結(jié)構(gòu)分析思考題及答案

1、思考題：思考題：（XRD可參考：高等結(jié)構(gòu)分析，馬禮敦主編，復(fù)旦大學(xué)出版社；）可參考：高等結(jié)構(gòu)分析，馬禮敦主編，復(fù)旦大學(xué)出版社；）（BET和XPS目前無教材，信息來自文獻(xiàn)和一些專業(yè)書籍）目前無教材，信息來自文獻(xiàn)和一些專業(yè)書籍）1.X射線多晶衍射射線多晶衍射的基本原理（了解布拉格方程）的基本原理（了解布拉格方程）結(jié)構(gòu)：X射線管、處理臺、測角儀、檢測器、計(jì)算機(jī)X射線衍射儀主要由X射線發(fā)生器(X射線管)、測角儀、X射線探測器、計(jì)算機(jī)控制處理系統(tǒng)

2、等組成。工作原理：利用晶體形成的X射線衍射，對物質(zhì)進(jìn)行內(nèi)部原子在空間分布狀況的結(jié)構(gòu)分析方法。將具有一定波長的X射線照射到結(jié)晶性物質(zhì)上時(shí)，X射線因在結(jié)晶內(nèi)遇到規(guī)則排列的原子或離子而發(fā)生散射，散射的X射線在某些方向上相位得到加強(qiáng)，從而顯示與結(jié)晶結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的特有的衍射現(xiàn)象。衍射X射線滿足布拉格方程：2dsinθ=nλ式中：λ是X射線的波長；θ是衍射角；d是結(jié)晶面間隔；n是整數(shù)。波長λ可用已知的X射線衍射角測定，進(jìn)而求得面間隔，即結(jié)晶內(nèi)原子或離

3、子的規(guī)則排列狀態(tài)。將求出的衍射X射線強(qiáng)度和面間隔與已知的表對照，即可確定試樣結(jié)晶的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，此即定性分析。從衍射X射線強(qiáng)度的比較，可進(jìn)行定量分析。當(dāng)能量很高的X射線射到晶體各層面的原子時(shí)，原子中的電子將發(fā)生強(qiáng)迫振蕩，從而向周圍發(fā)射同頻率的電磁波，即產(chǎn)生了電磁波的散射，而每個(gè)原子則是散射的子波波源；勞厄斑正是散射的電磁波的疊加。2dsinθ=nλd為晶面間距，θ為入射X射線與相應(yīng)晶面的夾角，λ為X射線的波長，正整數(shù)n為衍射級數(shù)。即：只有照

4、射到相鄰兩晶面的光程差是X射線波長的n倍時(shí)才產(chǎn)生衍射。2.X射線物相定性分析原理及射線物相定性分析原理及步驟步驟X射線物相分析是以晶體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過比較晶體衍射花樣來進(jìn)行分析的。對于晶體物質(zhì)中來說，各種物質(zhì)都有自己特定的結(jié)構(gòu)參數(shù)（點(diǎn)陣類型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的數(shù)目、位置等），結(jié)構(gòu)參數(shù)不同則X射線衍射花樣也就各不相同，所以通過比較X射線衍射花樣可區(qū)分出不同的物質(zhì)。目前已知的晶體物質(zhì)已有成千上萬種。事先在一定其中，Dhkl為沿垂直

5、于晶面(hkl)方向的晶粒直徑，k為Scherrer常數(shù)(通常為0.89)，λ為入射X射線波長(Cuka波長為0.15406nm，Cuka1波長為0.15418nm。)，θ為布拉格衍射角()，β為衍射峰的半高峰寬（rad）。5.若錫酸鋅中的鋅部分被鎘取代（晶格取代）若錫酸鋅中的鋅部分被鎘取代（晶格取代），2?角向高角移動(dòng)還是低角移角向高角移動(dòng)還是低角移動(dòng)？若硫化鎘中的硫被錫部分取代，動(dòng)？若硫化鎘中的硫被錫部分取代，2?角向高角移動(dòng)還是低

6、角移動(dòng)？（考慮原角向高角移動(dòng)還是低角移動(dòng)？（考慮原子半徑）子半徑）鎘的原子半徑大于鋅（認(rèn)為取代后離子半徑影響大于靜電引力d晶面間距增加的時(shí)候的θ值減?。┎祭穹匠滔蛐〗嵌纫苿?dòng)。Sn的半徑大于S，也是向小角移動(dòng)。6.微孔，介孔和大孔材料在微孔，介孔和大孔材料在XRD圖譜上有何不同？（考慮圖譜上有何不同？（考慮2?角和衍射峰的數(shù)角和衍射峰的數(shù)目）目）介孔在15有兩個(gè)峰，微孔在廣角偏向大角度，大孔無法測出按照國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUP

7、AC)的定義介孔材料為孔徑250nm的多孔材料根據(jù)布拉格方程2dsinθ=nλ相應(yīng)的2θ=04正好處于小角度衍射的范圍內(nèi)。通過小角度X射線衍射(XRD)測試可以判定介孔材料的介觀結(jié)構(gòu)、空間群歸屬、有序度這是介孔材料最重要、最基本的表征方法。一般而言，如果材料中介孔為有序結(jié)構(gòu)（如SBA15），則在12之間會出現(xiàn)三個(gè)衍射峰，其中0.51之間出現(xiàn)的衍射峰強(qiáng)度較強(qiáng)，代表材料中介孔的存在，1以后出現(xiàn)的兩個(gè)衍射峰強(qiáng)度較弱，代表孔結(jié)構(gòu)的有序性。對于無