XRD物相定性
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之前我们已经了解到,XRD 能够有效区分物质的晶态与非晶态,还可用于计算结晶度。接下来,我们将聚焦 XRD 另一项应用广泛的核心功能 —— 物相定性分析。借助 XRD 测试所得图谱与标准卡片的比对,就能精准完成未知物质的定性判定。
XRD定性分析
通过前期内容中介绍X射线衍射的原理,了解XRD谱图体现为物质的晶格信息。因为每种物质都有其独特的晶格组成,用标准物质进行XRD测试,收集得到标准的XRD谱图。当遇到未知物质的时候,通过XRD的谱图与标准数据库中谱图进行比对,就能对未知物质进行定性分析,同时还能知道该物质的物相组成。
案例分析
如下图1所示一个未知物质的XRD谱图,可以知道它是一个结晶物质,并且出峰非常的好,我们可以通过比对进行定性分析。
图1未知物XRD谱图
jade软件中有几十万张标准的物质卡片,通过软件进行搜寻对比,就得到如下图2的匹配结果。图中样品中主要就是氢氧化铝,而且其中有2种物相,分别为gibbsite(三水化铝),bayerite(拜耳石)。它们其实都是氢氧化铝,只是存在的形式,或者说晶格结构不一样。这个也是XRD另一个强大的功能,不仅可以对物质定性,而且还能区分物质的不同存在形式,这项功能在区分相同化合物的不同物相时非常有用。
图2未知物的物相相分析结果
其实很多物质,特别是无机矿物类的材料,他们的物相存在方式很多时候决定材料的相关性能。例如对于二氧化钛(钛白粉),常见的有金红石结构的,锐钛结构,他们的成分都是二氧化钛。但是因为晶格结构不一样,金红石结构的结构紧致,耐候性能优异,不易脱粉。而锐钛结构的相对来说各方面相对差一些,而且二者的白度也不相同,因此用过XRD进行物相区分就能够很好的鉴别二者。
图3未知物的物相相分析结果
如上图3所示为钛白粉就是金红石(Rutile)与锐钛(Anatase)相互混合的钛白粉。
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