銳鈦型二氧化鈦與金紅石型二氧化鈦的區(qū)分(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1、（銳鈦型二氧化鈦與金紅石型二氧化鈦）的區(qū)分1.1 方法利用X射線衍射儀得到XRD圖譜進(jìn)行分析1.2用到的儀器X射線衍射儀X射線產(chǎn)生原理：高速運(yùn)動(dòng)的電子與物體碰撞時(shí)，發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，電子的運(yùn)動(dòng)受阻失去動(dòng)能，其中一小部分（1左右）能量轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線，而絕大部分（99左右）能量轉(zhuǎn)變成熱能使物體溫度升高1.2.1 X射線管的結(jié)構(gòu)陰極：又稱燈絲(鎢絲)，通電加熱后便能釋放出熱輻射電子。陽(yáng)極：又稱靶，通常由純金屬制成(Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Mo,Ag, W等)，使電子突然減速并發(fā)射X射線。陽(yáng)極需要水強(qiáng)制冷卻。窗口：是X射線射出的通道，維持管內(nèi)高真空，對(duì)X射線吸收較少，如金

2、屬鈹、含鈹玻璃、薄云母片X射線管中心焦點(diǎn)在X射線衍射中，總希望有較小的焦點(diǎn)（提高分辨率）和較強(qiáng)的X射線強(qiáng)度（縮短爆光時(shí)間）。一般采用在與靶面成一定角度的位置接受X射線，這樣可以達(dá)到焦點(diǎn)縮小，X射線相應(yīng)增強(qiáng)的目的。1.2.2 X射線特點(diǎn)1.2.3理論基礎(chǔ)：布拉格方程1.2.4具體方法用X射線衍射分析法中的粉末法來(lái)分析兩種結(jié)構(gòu)。只有滿足Bragg方程，才能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，因此用粉末法對(duì)測(cè)定的晶體樣品，不改變,要連續(xù)改變。：n 用單色的X射線照射多晶體試樣，利用晶體的不同取向來(lái)改變,以滿足Bragg方程。試樣要求：粉末，塊狀晶體。n 特點(diǎn)：試樣容易獲得，衍射花樣反映晶體的全面信息。粉末法：由于多晶體由

3、無(wú)數(shù)取向無(wú)規(guī)的單晶組成，相當(dāng)于單晶繞所有取向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，晶體內(nèi)某等同晶面族HKL的倒易點(diǎn)，形成相應(yīng)倒易矢量為半徑的倒易球。一系列的倒易球與反射球相交，其交集是一系列園，則相應(yīng)的衍射線束分布于以樣品為中心、入射方向?yàn)檩S、上述交線園為底的園錐面上。1.2.5 兩者結(jié)構(gòu)分析晶胞結(jié)構(gòu)的不同金紅石型二氧化鈦及銳鈦型二氧化鈦結(jié)晶類型均為正方結(jié)晶，前者為R型，后者為A型。金紅石型二氧化鈦晶格結(jié)構(gòu)致密，比較穩(wěn)定，光化學(xué)活性小，因而耐久性由于銳鈦型二氧化鈦。另外，金紅石型二氧化鈦晶體結(jié)構(gòu)是細(xì)長(zhǎng)的成對(duì)的孿生晶體，每個(gè)金紅石晶胞含有2個(gè)二氧化鈦分子，以兩個(gè)棱相連，這比銳鈦型二氧化鈦八面體的形式體積更小、結(jié)構(gòu)更密，因而

4、硬度和密度增大，介電常數(shù)和導(dǎo)熱性增加，所以耐候性好，不易粉化(a)金紅石型(b)銳鈦型金紅石型和銳鈦型晶胞中TiO2分子數(shù)分別是2和4。晶胞參數(shù)分別是：金紅石型a：4593A，c=2959A；銳鈦型a=3784A，c=9515。金紅石型二氧化鈦比銳鈦型二氧化鈦穩(wěn)定而致密，有較高的硬度、密度、介電常數(shù)及折射率，其遮蓋力和著色力也較高因?yàn)榫ОY(jié)構(gòu)不同，所以衍射光譜圖不一樣兩種二氧化鈦的XRD分析圖銳鈦礦型二氧化鈦粉末的XRD圖譜：d=3.5080d=2.4255d=2.3730d=2.3298d=1.8894d=1.6975d=1.6653d=1.4925d=1.4798d=1.36364.432

5、.972.251.821.541.34d(A)050100150200250300金紅石型二氧化鈦粉末的XRD圖譜：d=3.2428d=2.4840d=2.2940d=2.1844d=2.0518d=1.6860d=1.6223d=1.4793d=1.4517d=1.4225d=1.35924.432.972.251.821.541.34d(A)050100150200250因?yàn)閮煞N二氧化鈦晶胞結(jié)構(gòu)不同，所以衍射圖不一樣，由此可以區(qū)分兩種二氧化鈦1.3 XRD的應(yīng)用X射線衍射技術(shù)發(fā)展到今天, 已經(jīng)成為最基本、最重要的一種結(jié)構(gòu)測(cè)試手段, 其主要應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面:2. 1物相定性分析即固體由

6、哪幾種物質(zhì)構(gòu)成不同的多晶體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成元素各不相同, 它們的衍射花樣在線條數(shù)目、角度位置、強(qiáng)度上就呈現(xiàn)出差異, 衍射花樣與多晶體的結(jié)構(gòu)和組成有關(guān), 一種特定的物相具有自己獨(dú)特的一組衍射線條(即衍射譜) , 反之不同的衍射譜代表著不同的物相. 若多種物相混合成一個(gè)試樣, 則其衍射譜就是其中各個(gè)物相衍射譜疊加而成的復(fù)合衍射譜. 因而, 我們可以通過(guò)測(cè)定試樣的復(fù)合衍射譜, 并對(duì)復(fù)合衍射譜進(jìn)行分析分解, 從而確定試樣由哪幾種物質(zhì)構(gòu)成.2. 2 􀀁 物相定量分析物相定量分析的任務(wù)是用X 射線衍射技術(shù), 準(zhǔn)確測(cè)定混合物中各相的衍射強(qiáng)度, 從而求出多相物質(zhì)中各相的含量. 其理論基礎(chǔ)是物

7、質(zhì)參與衍射的體積或者重量與其所產(chǎn)生的衍射強(qiáng)度成正比, 因而, 可通過(guò)衍射強(qiáng)度的大小求出混合物中某相參與衍射的體積分?jǐn)?shù)或者重量分?jǐn)?shù), 從而確定混合物中某相的含量.X射線衍射物相定量分析方法有: 內(nèi)標(biāo)法、外標(biāo)法、絕熱法、增量法、無(wú)標(biāo)樣法、基體沖洗法和全譜擬合法等常規(guī)分析方法. 內(nèi)標(biāo)法、絕熱法和增量法等都需要在待測(cè)樣品中加入?yún)⒖紭?biāo)相并繪制工作曲線, 如果樣品含有的物相較多、譜線復(fù)雜, 再加入?yún)⒖紭?biāo)相時(shí)會(huì)進(jìn)一步增加譜線的重疊機(jī)會(huì),從而給定量分析帶來(lái)困難; 外標(biāo)法雖然不需要在樣品中加入?yún)⒖紭?biāo)相, 但需要用純的待測(cè)相物質(zhì)制作工作曲線; 基體沖洗法、無(wú)標(biāo)樣法和全譜擬合法等分析方法不需要配制一系列內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

8、和繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線, 但需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算, 如聯(lián)立方程法和最小二乘法等. 總之, X射線衍射方法進(jìn)行物相定量分析方法很多, 但是有些方法需要有純的物質(zhì)作為標(biāo)樣, 而有時(shí)候純的物質(zhì)難以得到, 從而使得定量分析難以進(jìn)行, 從這個(gè)意義上說(shuō), 無(wú)標(biāo)樣定量相分析法具有較大的使用價(jià)值和推廣價(jià)值.2. 3 結(jié)晶度的測(cè)定結(jié)晶度定義為結(jié)晶部分重量與總的試樣重量之比的百分?jǐn)?shù). 現(xiàn)在非晶態(tài)合金應(yīng)用非常廣泛, 如軟磁材料等, 而結(jié)晶度直接影響材料的性能, 因此結(jié)晶度的測(cè)定就顯得尤為重要了. 測(cè)定結(jié)晶度的方法很多, 但不論哪種方法都是根據(jù)結(jié)晶相的衍射圖譜面積與非晶相圖譜面積決定.2. 4 宏觀應(yīng)力的測(cè)定在材料部件宏觀

9、尺度范圍內(nèi)存在的內(nèi)應(yīng)力分布在它的各個(gè)部分, 相互間保持平衡, 這種內(nèi)應(yīng)力稱為宏觀應(yīng)力, 宏觀應(yīng)力的存在使部件內(nèi)部的晶面間距發(fā)生改變, 所以可以借助X射線衍射方法來(lái)測(cè)定材料部件中的應(yīng)力. 按照布拉格定律可知, 在一定波長(zhǎng)輻射發(fā)生衍射的條件下, 晶面間距的變化導(dǎo)致衍射角的變化, 測(cè)定衍射角的變化即可算出宏觀應(yīng)變, 因而可進(jìn)一步計(jì)算得到應(yīng)力大小. 總之, X 射線衍射測(cè)定應(yīng)力的原理是以測(cè)量衍射線位移作為原始數(shù)據(jù), 所測(cè)得的結(jié)果實(shí)際上是應(yīng)變, 而應(yīng)力則是通過(guò)虎克定律由應(yīng)變計(jì)算得到.借助X 射線衍射方法來(lái)測(cè)定試樣中宏觀應(yīng)力具有以下優(yōu)點(diǎn): ( 1)不用破壞試樣即可測(cè)量; ( 2)可以測(cè)量試樣上小面積和極薄層內(nèi)的宏觀應(yīng)力, 如果與剝層方法相結(jié)合, 還可測(cè)量宏觀應(yīng)力在不同深度上的梯度變化; ( 3)測(cè)量結(jié)果可靠性高等.2. 5 晶粒大小的測(cè)定多晶體材料的晶粒尺寸是影響其物理、化學(xué)等性能的一個(gè)重要因素. 2. 6 晶體點(diǎn)陣參數(shù)的確定點(diǎn)陣參數(shù)是晶態(tài)材料的重要物理參數(shù)之一, 精確測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù)有助于研究該物質(zhì)的鍵合能和鍵強(qiáng), 計(jì)算理論密度、各向異性熱膨脹系數(shù)和壓縮系數(shù)、固溶體的組分和固溶度、宏觀殘余應(yīng)