XRD案例分析

图 1 是采用 NH 4 HCO 3 作为沉淀剂，制备的前驱体 于1000℃下煅烧获得的Nd:YAG纳米粉体的XRD 图谱。 图 1 碳酸氢铵法 1000℃煅烧获得的 Nd:YAG纳 米粉体的 XRD图谱 测试条件：采用日本理学公司的 UltamⅣ型 X 射线衍射仪，对不同温度煅烧后所得粉体进行 X 射线衍射（XRD）测试，CuKα 1 辐射，λ =0.15405nm，X 射线管电压为 40kV，管电流为 20mA，扫描速率为 4 o/min，扫描范围（2 θ ） 10 o~80o。 实验采用 Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O 、Y 2 O 3 、Nd 2 O 3 、HNO 3 等 为主要原料。首先用 HNO 3 溶解 Y 2 O 3 、Nd 2 O 3 ，并 配制成一定浓度的硝酸盐溶液，然后按石榴石 Nd x :Y 3-x Al 5 O 12 （x 为 Nd 3+的掺杂浓度）的配比将 铝盐、钇盐和钕盐溶液混合，采用反向滴定， 将混合盐溶液以小于 2ml/min的滴定速度分别 滴入 NH 4 HCO 3 溶液中，边滴定边搅拌，滴定完成 后继续搅拌、陈化 24 小时。将陈化好的悬浊液 进行真空吸滤，将吸滤后的沉淀依次进行两次 水洗、醇洗。将得到的前驱体沉淀物放入 90℃ 的烘箱烘干，最后将干燥后的沉淀物于不同温 度下热处理。 根据实验采用的原料分析：煅烧后获得的粉体 中可能含有立方晶格的石榴石结构的 Y 3 Al 5 O 12 （YAG）、单斜晶系的 Y 4 Al 2 O 9 （YAM）、具有斜 方和六方点阵结构的 YAlO 3 （称为钇铝钙钛矿或 YAP） 、 Y 2 O 3 或 Al 2 O 3 等 （如图 2 ） ， 采用 Jade 5.0 软件对 XRD测试数据进行分析，并获得相应的 物相分析报告。 Y 3 Al 5 O 12 （YAG）PDF卡： Y 4 Al 2 O 9 （YAM）PDF卡： YAlO 3 PDF卡： Y 2 O 3 PDF卡： Al 2 O 3 PDF卡： 图 2 可能含有的物相的 PDF卡 采用 Jade 5.0软件进行物相分析，具体操作如 下： 1.在开始菜单或桌面上找到“MDI Jade”图标， 双击， 一个简单的启动页面过后， 就进入到Jade 5.0的主窗口； 2.了解工具栏中按钮及其作用； 常用工具栏： 手动工具栏： 右下角工具栏： 3.选择菜单“File | Patterns.”或工具栏 中的，打开一个读入文件的对话框。双击 05.raw文件，文件被打开。这里需要注意，文 件与测试仪器类型的格式应一致，否则不能读 取测试数据； 4.物相检索，也就是“物相定性分析”。它的 基本原理是基于以下三条原则： （1 ）任何一种 物相都有其特征的衍射谱； （2 ）任何两种物相 的衍射谱不可能完全相同； （3 ）多相样品的衍 射峰是各物相的机械叠加。因此，通过实验测 量或理论计算， 建立一个 “已知物相的卡片库” ， 将所测样品的图谱与 PDF卡片库中的“标准卡 片”一一对照，就能检索出样品中的全部物相。 物相检索步骤包括： （1 ）给出检索条件：包括检索子库（有机还是 无机、矿物还是金属等等）、样品中可能存在 的元素等；打开一个图谱，不作任何处理，鼠 标右键点击“S/M”按钮，打开检索条件设置对 话框，去掉“Use chemistry filter”选项的 对号，同时选择多种 PDF子库，检索对象选择 为主相（S/M Focus on Major Phases）再点击 “OK”按钮，进入“Search/Match Display” 窗口。 （2 ） “Search/Match Display”窗口分为三块， 最上面是全谱显示窗口，可以观察全部 PDF卡 片的衍射线与测量谱的匹配情况，中间是放大 窗口，可观察局部匹配的细节，通过右边的按 钮可调整放大窗口的显示范围和放大比例，以 便观察得更加清楚。 窗口的最下面是检索列表， 从上至下列出最可能的 100 种物相，一般按 “FOM”由小到大的顺序排列，FOM是匹配率的 倒数。数值越小，表示匹配性越高。 （3 ） 从列表中检索出一定存在的物相， 并选中； 物相检索完成后，关闭这个窗口返回到主窗口 中。使用这种方式，一般可检测出主要的物相。 （4 ）次要相或微量相的检索。在“Use chemistry filter”选项前加上对号，进入到 一个元素周期表对话框。将样品中可能存在的 元素全部输入，点击“OK”，返回到前一对话 框界面，此时可选择检索对象为次要相或微量 相（S/M Focus on Minor Phases 或 S/M Focus on Trace Phases），其它下面操作就完全相同 了。 （5 ）单峰搜索，即指定一个未被检索出的峰， 在 PDF卡片库中搜索在此处出现衍射峰的物相 列表，然后从列表中检出物相。 方法如下：在主窗口中选择“计算峰面积”按 钮，在峰下划出一条底线，该峰被指定，鼠标 右键点击“S/M”，此时，可以限定元素或不限 定元素，软件会列出在此峰位置出现衍射峰的 标准卡片列表。其它操作则无别样。 5.使用手动工具栏中的计算峰面积按钮或将有 关数据带入谢乐公式计算均可获得有关 衍射面的晶粒尺寸，如图 D 420 =25.3nm； 6.PDF卡片查找；利用光盘检索功能查找某一 张卡片有两种方式，一种是输入卡片号；直接 在“光盘”右边的文本栏中输入卡片号，如 33-0040，按回车键，输入的卡片就被加入到 PDF卡片列表组合框，点击卡片张数（图中显 示为 1 ），可打开 PDF卡片列表来查看。 已检索到的卡片列表： 在物相卡片行上双击， 打开一张 PDF卡片显示： 另一种方式是按成分查找：如 YAG，鼠标右键 点击“光盘”，在元素周期表中选定 Y 、Al 和 O 为“一定存在”，单击“OK”出现一个列表， 显示了所有 Y-Al-O 化合物的物相。这个命令 在主窗口和物相检索列表窗口同样可用。点击 卡片张数（图中显示为 7 ），可打开 PDF卡片 列表来查看。 7.Jade 5.0可实现多谱显示，便于同系列样品 的结果比较。打开文件，鼠标左键单击 04.raw 文件，然后点击“add”，文件添加完成，图谱 自动按照添加顺序由下向上排列。 8.生成物相检索报告；如果只是想调查测试样 品中含有哪些相，保存一张图片就可以了。检 索完成后，鼠标右键点击常用工具栏中的“打 印机”按钮，转到“打印预览”窗口，可保存/ 复制/ 打印/ 编辑检索结果。