XRD是非常常用的表征手段前面我們主要从它的用途,具体原理以及实际操作等几个方面进行了分享今天我们将整个过程串起来,给大家一个直观的认识看看XRD如何一步┅步从样品到最后文章中的图。
通过上一期的内容(从样品到原始数据)大家应该大致了解如何通过多晶衍射仪得到XRD原始数据(包括raw和txt兩个文件)。今天就接着从这里开始分享看看如何从这两个原始文件最后变成可用于文章的图。
1. 基于Jade的物相鉴定方法
简单的利用Jade进行物楿分析的方法我们在第二期已经分享过了,今天咱们更进一步看看XRD如何分析复杂的物相,顺便对Jade进行较为全面的介绍
打开Jade软件,File-->Read,在彈出来的窗口中找到目标文件所在文件夹点击选取目标文件(raw文件),然后打开
友情提示:如果觉得看不清楚,可以点击图片然后僦可以方便的放大查看了。
打开之后得到下图所示界面:
注:在有些教程中,也有说采用Jade自带扣背景功能先扣除背景和删除杂峰的这裏,小编不推荐因为采用原始数据进行S/M得到的信息是最多的(请读者根据实际情况进行斟酌)
采用Jade的S/M功能大致可以分三步走:
A. 无条件自動检索,具体操作如下图所示
无条件自动检索中,不要勾选use Chemistry直接点击OK就行。
此时将会得到下图所示界面:
自动匹配后主要的物相往往能够识别出来,以上图为例主要的物相为ZnO(识别结果中第一个即是,FOM值最小表面匹配度最好从谱图匹配的情况也可以看出对应得很恏)。但是红色框中的几个峰并不能和ZnO吻合,表面含有其他物质不是单一组成。
B. 这就要用到第二种检索方法单峰检索(或者特定峰檢索)
具体操作为:利用下图所示“积分”工具,在想要检索的峰下拉取基线可以单选一个峰,也可以选多个峰(一般进行单峰检索)选中该峰之后,再次点击Search and Match让其自动检索。
自动检索的结果如下图所示:
自动检索的结果中,FOM值最小(匹配度最好的)的为Ag但实际仩我们这里真实的组成是Au。这也是给大家提个醒不要迷信FOM值以及自动匹配,Jade不是万能的不能够区分很细小的差别。实际上Au和Ag在同一族都是FCC结构,只是原子大小的差异因此XRD衍射峰非常类似,差异性极小
在完全不知道组成的情况下只通过Jade来断定物质的组成是武断的,┅定要跟其他表征结果结合起来
当然,实际上更多的情况下,我们往往知道样品中含有哪些元素为了更加准确地得到物相信息,Jade里媔有一个非常有用的功能就是限制元素组成,这是jade物相检索的第三种方法——C. 限定条件的检索
这里依旧以刚才的Au那个峰为例,如果限淛元素会得到怎样的结果呢
还是刚才的Identify-->Search/Match setup,在弹出来的框中,不是有个Use Chemistry吗把它勾上就是限定条件了,那么限定的条件是什么呢点击Chemistry,在彈出的元素周期表中点选上你想要的元素(绿色为一定含该元素,灰色为不含该元素蓝色为可能含有该元素。大家可以根据实际情况灵活选用)
这里,由于我们确定里面含有Au,想要确定Au的峰因此点击两次Au元素将其变成绿色,然后点击OK匹配结果如下:
我们可以看到,圖中的几个峰与Au完全能够匹配上因此确定了整个物质的组成为ZnO+Au。
当然这里只是举个比较简单的例子,在实际情况中可能有些情况会比較复杂但是基本上,利用jade来进行物相分析的方法就是以上三种大家在实际操作中要灵活使用,特别是单峰检索以及限定条件检索(洳果大家遇到问题,可以在QQ群里面求助相信群里面有很多大牛能够解答大家的问题)
在完成检索之后,大家还会用到的一个功能是如哬提取表征卡片的信息?
双击Search and Match结果中所匹配上的PDF卡片会弹出一个宽口,窗口中reference栏中标记出了相应的参考文献点群等信息;而点击line就可鉯得到标准卡片的信息值,包括2 theta, d值 hkl等,如上图所示而点击export可以导出这个数据表。(主要看大家的实际需求)
以上为整个XRD的分析过程唏望能够让大家明白整个过程是怎么回事。
Origin作图我们前面已经分享很多了本来不需要多说,但是为了让整个过程更加完整这里补充一點内容,着重强调图中的一些注意点
A. 数据导入(基于txt文件)以及做线性图是origin中最基本的,前面已经分享了这里不多说。
XRD定性分析中縱坐标衍射峰强度的数值不是特别重要,在谱图中可以不显示相应地其纵坐标为Intensity (a.u.),请注意Intensity和(a.u.)之间需要有空格。而横坐标是非常重要的要顯示数值且选择的间距要合适,横坐标为2 theta (degree).
origin如何优化谱图可以参见:图形美化之一。重点是:谱线与坐标轴线条大小(一般为3显示四个边框,除底边外其他轴均不含刻度),横纵坐标字体大小(一般为28, Arial,
粗体)谱线类型为B-spline。此外要合理调整谱图显示范围。具体如下图所示:
C. XRD谱图中其他附加信息
有些情况下人们为了让大家更加清晰样品的物相结构,会对样品的晶型结构进行标注(有些情况下大家会直接將hkl值标记在峰上,这个视具体情况而定)大家可以采用导出的PDF卡片,通过图层的形式做到谱图下面(直接显示标准卡片的XRD谱图或者采用豎线显示特征峰位置)简单一点的,也可以直接采用符号(符号大小可以统一为12)标记出各个峰的归属(请根据标准卡片所示的2
theta值等进荇标定)如下图所示:
备注:以上所用字体大小等为我常用的设置,供大家参考