Применение рентгеноструктурного анализа к изучению материалов

Рентгеновские методы определения дисперсности

Определение дисперсности представляет существенное значение для катализа. Многими работами установлено, что каталитическая активность катализаторов связана с их кристаллической структурой, а также высокой дисперсностью. Прокалка или длительная работа катализаторов приводит к снижению их активности, что обычно относят за счет отравления, спекания и рекристаллизации, т.к. концентрация ядов мала, то их исследование с помощью рентгеноструктурного метода затруднено. Для изучения же процесса спекания катализаторов рентгеноструктурный метод является наиболее надежным.

Возможность использования рентгеноструктурного анализа для определения дисперсности катализаторов в области величины кристаллов от 10 до тысяч Å основана на том, что на рентгенограммах высокодисперсного материала наблюдается расширение линий, при этом величина расширения тем больше, чем меньше размеры кристаллов. При спекании катализаторов вследствие крупности кристаллов линии на рентгенограммах распадаются на отдельные пятна, число которых пропорционально числу кристаллов в образце, через который проходят рентгеновские лучи. Подсчетом числа пятен на рентгенограмме можно определить число кристаллов и следить за его изменением при различных условиях спекания.


Рентгенографический анализ (дифракция рентгеновских лучей)


В 1912г. Лауэ и его сотрудники открыли явление дифракции рент­геновских лучей при их прохождении через кристалл. Это явление положило начало бурному развитию целого направления в физико-хи­мических методах исследования веществ. В настоящее время рентгено­графический анализ (рентгенография или дифракция рентгеновских лучей) - является самым распространенным из дифракционных методов анализа. Рентгенография основана на полу­чении и анализе дифракционной картины, возникающей в результате интерференции рентгеновских лучей, рассеянных электронами атомов облучаемого объекта.
Для получения пучка рентгеновских лучей используют рентгенов­ские трубки, в которых рентгеновские лучи возникают в результате торможения электронов на металлическом аноде.
Существуют три классических метода получения дифракционного эффекта от кристалла:
1. полихроматический метод (метод Лауэ), основанный на использовании сплошного спектра рентгеновского излучения;
2.метод вращающегося монокристалла, основанный на исполь­зовании монохроматического излучения;
3. метод порошка (или метод Дебая—Шеррера), в котором условия дифракции монохроматического рентгеновского излучения обусловле­ны большим числом различно ориентированных систем плоскостей.
Следует отметить, что в методах (1) и (2) необходимо использовать монокристаллический образец исследуемого вещества. Поскольку в реальности наиболее часто получаются вещества, обладающие поли­кристаллическим строением, то особенно важным с практической точ­ки зрения становится метод (3). Для регистрации дифракционной картины и угла дифракции в методе порошков используют несколько типов съемки.
В настоящее время в нашей стране наиболее часто используются отечественные дифрактометры общего назначения марки «ДРОН», общая схема кото­рого представлена на рис. .
В результате получаются дифрактограммы, представленные на рис. .
По характеру решаемых задач различают два вида рентгенографи­ческого анализа.
I. Рентгеноструктурный анализ (РСА), предназначенный для определения параметров и качественных характеристик кристаллической решетки анализируемого вещества.
II. Рентгенофазовый анализ (РФА), состоящий в определении су­ществования фаз (качественный анализ) и их относительного содержания в анализируемом веществе (количественный анализ).