科學(xué)指南針—粉末衍射測定新相晶體結(jié)構(gòu)需要注意的幾個問題
最近,有人給科學(xué)指南針平臺一個“新相”的衍射數(shù)據(jù)讓科學(xué)指南針幫忙解析晶體結(jié)構(gòu)。分析衍射數(shù)據(jù)和查閱有關(guān)文獻后發(fā)現(xiàn)其實這個“新相”是在2006年的文獻中就已報道過的,并不是真正的新相,只是原來文獻報道的物相形成的“固溶體”。把“新相”的衍射數(shù)據(jù)用PowderX軟件計算出儀器零點偏移誤差,做校正零點誤差后的再做晶胞參數(shù)精修計算,發(fā)現(xiàn)與文獻數(shù)值很接近,下面科學(xué)指南針平臺就告訴大家關(guān)于XRD測試需要注意的問題。
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(1)要確認是否為新相(新結(jié)構(gòu))
由于晶體組成和衍射強度分布基本一致,就可以看出該樣品其實具有文獻報道的晶體結(jié)構(gòu)。不能簡單地因為衍射圖中峰位與文獻數(shù)據(jù)有偏移,就推斷為新相。由于樣品組成(形成一定范圍的固溶體)和制備條件的不同、以及其它實驗條件(衍射儀零點校正、樣品偏心誤差等)的不同,都能導(dǎo)致衍射峰位的偏移。如樣品的晶胞參數(shù)與文獻數(shù)據(jù)略有不同,就必然造成衍射峰的偏移。
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所以,要確定是否為新相,除了要檢索PDF卡片和有關(guān)晶體學(xué)數(shù)據(jù)庫 (如無機晶體數(shù)據(jù)庫ICSD等相關(guān)數(shù)據(jù)庫)外,也要查閱近年來有關(guān)的文獻。這些文獻上發(fā)表的晶體結(jié)構(gòu)可能還沒有收錄到現(xiàn)在的數(shù)據(jù)庫中。這一點應(yīng)該引起重視。
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總之,如果從樣品組成、指標化結(jié)果、衍射圖強度分布等看出自己樣品的主相與以前測定過的結(jié)構(gòu)基本相同,就不要輕易判斷為新相。這樣,按照以前報道的晶體結(jié)構(gòu)來理解和處理就行了。
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(2)要有高質(zhì)量的衍射數(shù)據(jù)
如果要做結(jié)構(gòu)分析,需要很高質(zhì)量的衍射數(shù)據(jù)。準確的衍射強度數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)測定非常重要。
除了要認真校正衍射儀,測定出準確的衍射角度外,還要保證衍射強度計數(shù)足夠大,并且掃描范圍也要足夠大。
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樣品要裝平裝滿,還要盡量避免擇優(yōu)取向;強峰計數(shù)至少一般要上萬(甚至幾萬,幾十萬),所以要步進掃描或很慢的掃描。如用銅靶,掃描角度范圍也要到120度以上。有人發(fā)給我的衍射數(shù)據(jù)最高計數(shù)只有500,背景噪聲很高,就不能準確判斷弱峰位置,也很難用來做新相的結(jié)構(gòu)分析。低角度的衍射線對新相的指標化很重要,所以最好要從3度-5度 (2theta) 開始掃描。
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(3)最好有其它分析、測量得到的化學(xué)、物理信息
最要緊的是需要比較可靠的化學(xué)組成分析結(jié)果,用來計算出化學(xué)式;如有可能,最好能測定出樣品密度,以便用于計算晶胞內(nèi)容??梢杂脤iT的儀器測定密度。如果自己手頭缺乏密度測定儀器,可以把粉末壓片,用千分尺量出樣品直徑和厚度計算體積,用電子天平測出重量,得到實驗測量的密度值(肯定比理論值小,因為有空隙),但比沒有數(shù)據(jù)好多了。
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另外,如果為有機分子晶體,最好能有分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。有的物理測量、特別是光學(xué)、光譜分析數(shù)據(jù)也對結(jié)構(gòu)分析很有幫助,比如熱電性質(zhì)、倍頻性質(zhì)等對判斷可能的空間群就有重要參考價值。大家有測試需求,可以聯(lián)系科學(xué)指南針平臺給予科研工作者方便、快速、更具性價比的分析測試服務(wù),最后,希望大家科研之路順利。
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