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「科研干货」超全，XRD应用案例（取向、定性、定量啥子都有）

来源：本站时间：2019-12-28 22:58:32 浏览：12937次

XRD在材料、化学、生物、地质、医药方面具有广泛运用。它主要应用为物相鉴定、织构分析、应力测试。下面我们将以实例分析来看看怎么处理分析XRD实验数据。

1

结晶与取向判断

（1）由照片判断

（2）由衍射图判断

如： “宽隆”峰表明无定型；“尖锐”峰表明存在结晶或近晶。

2

同种结晶化合物的两种不同晶型

3

插层材料表征-衍射角及晶面间距的变化

实例说明：

Spectrosc. Spect. Anal., 2015,35, 462-465.上图所示为原料高岭土和各步反应产物的XRD谱图，从图中可以看出，用DMSO、KAc和KDP改性，高岭土的001晶面的衍射峰相应地向低角度移动。其中，高岭土的001晶面出现在2θ =12.4°，对应的层间距为0.716 nm；DMSO改性后向低角度移动到7.8°，12.4°的峰基本消失，这表明DMSO已经插层进入到高岭土层间。(晶面间距变大，衍射角变小)

4

衍射谱线

一张衍射图谱上衍射线的位置(方向)仅和原子排列周期性有关；衍射线的强度则取决于原子种类、含量、相对位置等性质；衍射线的位置和强度就完整地反映了晶体结构的二个特征，从而成为辨别物相的依据。

实例说明：

Adv. Funct. Mater., 2008, 18, 1047-1056. 该图谱的峰值与峰位均与六方纤锌矿结构ZnO(b)一一对应(JCPDSno. 36-1451)。没有其他杂质相峰，其2θ角在31.7，34.4，36.2，57.3，62.5°处存在衍射峰，分别对应于ZnO的(100)， (002)，(101)，(110)和(103)晶面，说明样品(a)为六方晶系的ZnO，并且各峰峰形尖锐，说明产物结晶完整。

5

定性分析方法

(1) 图谱直接对比法：直接比较待测样品和已知物相的谱图，该法可直观简单的对物相进行鉴定，但相互比较的谱图应在相同的实验条件下获取，该法比较适合于常见相及可推测相的分析；

(2)数据对比法：将实测数据(2θ、d、I/I₁)与标准衍射数据比较，可对物相进行鉴定；

(3)计算机自动检索鉴定法：建立标准物相衍射数据的数据库(PDF卡片)，将样品的实测数据输入计算机，由计算机按相应的程序进行检索，但这种方法还在不断地完善，主要的分析软件：Jade/X'Pert HighScore/ Search Match。

实例分析：

Sensors and Actuators B, 2016, 230, 581-591.上图所示是ZnO纳米片负载不同含量的金纳米粒子的XRD图谱，相比于纯ZnO，随着负载量的依次增加，杂化材料出现了明显的Au(JCPDS No. 04-0784)的特征衍射峰，因此认为Au成功负载于ZnO表面。

表1 不同尺寸的n-Cu@T-ZnO样品的晶格常数

样品	a（Å）	c（Å）
T-ZnO	3.2498	5.2065
n-Cu@T-ZnO-15 nm	3.2695	5.1247
n-Cu@T-ZnO-25 nm	3.2808	5.1514
n-Cu@T-ZnO-35 nm	3.2833	5.1611
n-Cu@T-ZnO-45 nm	3.2860	5.1799

实例分析：

Compos. Part B: Eng., 2017, 110, 32-38. 采用XRD局部慢速高精度检测，如上图所示，氧化锌晶须负载纳米铜杂化材料出现了微弱的Cu的特征衍射峰，因此认为Cu元素以Cu单质的形式存在于ZnO晶须表面。Cu元素除了以Cu的形式存在于ZnO表面之外，Cu原子也有可能进入ZnO的晶格中，因此，根据XRD数据对ZnO以及氧化锌晶须负载纳米铜杂化材料的晶格常数进行计算，如上表1所示，杂化材料的c轴相较于ZnO有所减小，由于Cu²⁺的离子半径小于Zn²⁺的离子半径，由此推断是部分Cu²⁺掺杂进入了ZnO的晶格中，取代Zn²⁺成为置换离子，形成替位式的杂质。

实例分析：

Crystal Growth & Design, 2014, 14, 2179-2186.衍射峰的相对强度不同程度的变化，这通常与晶体结晶程度，大微晶的形成或良好有序的取向有关。通过ZnO(JCPDS,36-1451)的特征衍射峰强度分析，如上图所示，没有添加Bi₂WO₆的纳米棒(样品a)沿着c轴取向生长；当添加量为10%的Bi₂WO₆时获得纳米片(样品c)，其中，(100)峰与(002)峰的相对强度随着Bi₂WO₆添加量的增加而增大，说明ZnO晶体的生长方向(001)随着Bi₂WO₆添加而被抑制，相对的促进了(100)晶面的生长。

6

定量分析方法

每种物相的衍射线强度随其相含量的增加而提高，由强度值的计算可确定物相的含量。定量分析可用来确定混合物中某一化合物的含量。如：XRD图谱的其他常见用途——晶面择优取向。

实例说明：

J. Solid State Chem., 2013, 197, 69-74. 上图所示是不同PEI浓度下生长得到ZnO纳米草的XRD图谱，除了来自FTO基板的衍射峰外，均与纤锌矿结构ZnO的标准图谱吻合，所有样品在34.4°的(002)晶面衍射峰均是最强的衍射峰，其它晶面的衍射峰相比显得很微弱，表明ZnO纳米草沿着[001]晶面择优取向生长。

#福利时间#

1. Jade5.0-XRD分析软件（下载地址：https://pan.baidu.com/s/1S-PF7-OvxYl6Pzf_7e9MBQ）

2. XRD-PDF卡片库（下载地址：https://pan.baidu.com/s/196vOanfxA9qtCNa_0X2xhg）

3. xrd经典分析教程 (下载地址：https://pan.baidu.com/s/1V4HHzsDftLPGVnJfhSCFoQ)

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