使用X射线衍射(XRD)法测定石墨化度时,样品的特殊处理至关重要,其核心目的是确保测量结果的精确性和准确性。由于石墨化度的计算高度依赖于(002)晶面衍射峰位置的精确测定,任何微小的误差都可能导致结果偏差。
主要的特殊处理步骤和注意事项如下:
核心特殊处理:添加内标物
这是石墨化度测定中关键的特殊步骤。
目的:为了校正因样品制备(如粉末填充高度不一致)或仪器本身可能产生的系统误差,确保(002)衍射峰位置(2θ角)的绝对准确性。
方法:将待测的石墨粉末与已知精确衍射峰位置的内标物(通常是高纯度的单晶硅粉)按特定比例(如1:1或1:0.6)在玛瑙研钵中充分混合均匀。
原理:在测试得到的XRD图谱中,硅的(111)衍射峰会与石墨的(002)峰出现在相近的角度。通过对比实测硅峰位置与理论值,可以计算出仪器的偏差,并用此偏差来校正石墨(002)峰的位置,从而获得更精确的层间距d₀₀₂值。
常规但严格的样品制备
除了添加内标物,常规的样品制备步骤也必须严格执行,以满足高精度测试的要求。
研磨与干燥
研磨:使用玛瑙研钵将样品研磨成均匀的细粉,通常要求粒度在200-400目(约45-35微米)之间。颗粒过粗会导致衍射峰宽化,影响峰位确定的准确性。
干燥:含水样品需在110℃左右烘干,以去除吸附水,避免水峰干扰。
制样(填充与平整)
将混合好的粉末样品均匀地填入XRD样品架的凹槽中。
用洁净的玻璃片沿样品架表面水平刮平,确保样品表面与样品架平面齐平,且松紧适度。
关键:避免过度压实,因为过度压实可能导致晶粒产生择优取向,使衍射峰强度失真。
注意事项与避坑指南
避免污染:研磨和制样过程中,应使用玛瑙研钵、玻璃片等工具,严禁使用金属工具,以防引入铁、铜等杂质,产生干扰峰。
样品代表性:确保取样的代表性,特别是对于批次生产的材料。
仪器选择:对于精度要求极高的场合,可采用平行光束几何的XRD仪器,这种方法能有效避免由样品穿透深度引起的峰位移,但测试时间较长。而使用内标法配合常规的布拉格-布伦塔诺(发散)几何,则是一种兼顾效率与准确性的常用方案。
来源:网络
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