X-射线衍射法平均晶粒度测定.ppt

1、X-射线衍射法平均晶粒度测定,汇报人：贾晓千 学 号： 2011213155,2020/8/,Company Logo,2,内容,2020/8/,Company Logo,3,X-射线衍射法测晶粒度简介,在多相催化的催化剂研究中，往往需要对催化剂的活性组分及载体进行晶粒大小测定，因为催化剂的性能如活性、选择性、比表面积、孔容、强度及寿命等都直接与其晶粒大小有着密切关系。在研制新催化剂制备工艺条件或对已使用过的催化剂了解其物性变化、机械强度、失活原因等，也需要考虑其晶粒度大小的测定。,2020/8/,Company Logo,4,X-射线衍射法测晶粒度简介,许多固体物质经常以小颗粒存在，小颗粒往

2、往由 许多细小的单晶体聚集而成。这些小单晶称为物质 的一次聚集态。小颗粒为二次聚集态。通常所说的 平均晶粒度是指物质的一次聚集态晶粒的平均大小。,2020/8/,Company Logo,5,X-射线衍射法测晶粒度简介,2020/8/,Company Logo,6,Scherrer公式,Scherrer公式的应用,2020/8/,Company Logo,7,Scherrer公式,图1,经过晶面1和晶面2反射的两条平行X光的光程差为BC+AC， 即2dsin ，此值不为零，要产生衍射现象，此光程差必须是入 射光波长的整数倍，即2dsin =n，n为正整数。这就是布拉 格方程。,2020/8/,

3、Company Logo,8,Scherrer公式,推论1： 当入射X射线一定时，衍射角或2 与晶面间距 和n值有关。但通常情况下，一级衍射的强度最大，所以 取n=1。这样的话，衍射角就只与晶面间距有关了。 推论2： X射线在每一组平行晶面上都能产生衍射，由于 晶面间距的不同，在不同晶面簇上产生衍射的方向不同，或 者说衍射角不同。 推论3： 根据布拉格方程，对于给定对称性的晶体，对每一 组晶面（hkl），可以预测衍射方向或衍射角。,2020/8/,Company Logo,9,Scherrer公式,实验发现，晶体的衍射线宽度随晶粒度减小而增大， 测量宽度B为衍射线的半高宽（以弧度表示），近似等

4、 于该衍射线两端强度为零处的角度差的一半， 即： B=(21-22)/2= 1- 2,2020/8/,Company Logo,10,Scherrer公式,图2 峰的半高宽示意图,2020/8/,Company Logo,11,Scherrer公式,假定沿（hkl）晶面簇的垂直方向晶粒的厚度为D，共有 平行晶面m+1个，相邻晶面间距为d，因此D=md。 由图2可知，当衍射角为2时，满足布拉格方程，即 2dsin=,两边乘以m，得到： 2mdsin =m ，即： 2Dsin=m。,2020/8/,Company Logo,12,Scherrer公式,对衍射角为21和22的情况，有 2Dsin 1

5、=(m +1) 2Dsin 2=(m - 1) 两式相减得到：D(sin 1 - sin 2)= 即 2Dcos(1 +2 )/2sin(1 -2 )/2= 由于1 和2接近 ，因此1 +2 2 另外，sin ( 1 - 2 )/2 ( 1 - 2 )/2=B/2 带入上式得：D=/(Bcos ),2020/8/,Company Logo,13,Scherrer公式,在推导上式过程中，多次进行近似处理，使上式 存在较大误差，后来Scherrer等对进行了校正， 得到一个更精确的表达式： D=0.89/(Bcos) 这就是著名的谢乐公式，目前被广泛应用于晶粒 度的计算。,2020/8/,Comp

6、any Logo,14,Scherrer公式,谢乐方程测定晶粒大小适宜范围为3200nm。 实验测得的衍射峰半高宽B1+2，除了由于晶粒大小引 起的晶粒加宽外，还有由于仪器本身构造所引起的仪器 加宽以及K 1 和 K 2衍射迭加造成的双线加宽。因此从 衍射图上得到的衍射峰半高宽B1+2应经仪器因子和双线 校正才能得到晶粒加宽B，然后代入公式 D=0.89/(Bcos) 才能计算晶粒大小。 仪器因子校正曲线和双线校正曲线一般都由装置负 责人或者衍射仪生产厂家预先制好，实验者可直接查阅 应用这些曲线。,2020/8/,Company Logo,15,测定晶粒度大小的步骤,2020/8/,Compa

7、ny Logo,16,测定晶粒度大小的步骤,一、按照测定校正曲线时的衍射条件扫描样品，记录 某一条hkl衍射峰。此峰不能与其他峰重叠并有足够的 强度。量出其半高宽B1+2和2角； 二、选取一个无晶粒加宽效应的晶体粉末标准样，用 同样衍射条件，在与试样测试峰靠近的位置，记录某 一条hkl衍射峰，量出其半高宽b1+2和2值；,2020/8/,Company Logo,17,测定晶粒度大小的步骤,三、由公式： (2)=(2/)/tg = K 1 - K 2 计算或由曲线查得双线分离度(2)，单位是度。 四、根据双线校正曲线B1/B1+2- (2)/B1+2和 B1/b1+2- (2)/b1+2，分别查出B1/B1+2和 b1/b1+2，然后分别计算出测试样品和标准样品的 K1 衍射峰半高宽B1和b1,2020/8/,Company Logo,18,