基于XRD-Rietveld全谱拟合技术定量分析花岗岩风化壳中矿物组成

XRD-Rietveld全谱拟合方法突破了传统XRD定量分析的众多技术局限,在解决复杂多相混合物的定量问题方面具有显著优势。将XRD-Rietveld全谱拟合方法引入风化壳矿物学研究,有助于解决长期以来地学界对风化壳中矿物组分缺乏准确定量认知的技术瓶颈。在制定专门针对风化样品的全谱拟合精修策略基础上,以广西玉林大容山地区的花岗岩风化壳为研究对象,对发育在两组不同岩性之上的风化剖面(剖面A和剖面B)进行了对比研究。结果表明,风化剖面A(母岩为粗粒黑云母花岗岩)的矿物组合及含量变化范围为:高岭石(6.05%~44.67%)+伊利石(15.85%~49.59%)+石英(29.72%~46.15%)+钾长石(12.04%~22.85%)+斜长石(24.33%~32.70%);风化剖面B(母岩为细粒黑云母花岗岩)的矿物组合及含量变化范围为:高岭石(3.12%~11.47%)+伊利石(13.95%~31.94%)+石英(26.60%~58.05%)+钾长石(13.70%~43.47%)+斜长石(17.95%~23.47%)。两组剖面的全谱拟合修正因子Rwp值<15且gof值<5,计算谱与原始谱拟合效果好,指示矿物定量数据可靠,且能与地质规律较好匹配。在地质意义上,本研究通过母岩原生矿物与次生矿物的含量同步变化,深入揭示了研究区内花岗岩的化学风化过程,厘定了长石类矿物在亚热带气候环境下所经历的长石→伊利石→高岭石演变序列。基于剖面A与剖面B中粘土矿物总量和矿物构成出现显著差异,研究认为在研究区内粗粒黑云母花岗岩比细粒黑云母花岗岩更易遭受强烈的化学风化作用。

XRD-Rietveld法用于水泥基材料物相的定量分析

采用XRD-Rietveld全谱拟合法基于TOPAS软件对试验用水泥粉末及按一定比例配制好的水泥-氢氧化钙混合样品进行了物相定量分析,比较了Rietveld拟合分析结果与热分析测试结果及实际配制值的吻合度,并对硫酸钠溶液侵蚀后的水泥浆体中侵蚀产物进行了定量分析。研究结果表明:Rietveld拟合分析结果与混合样品的实际配制值显示出了很好的一致性,且Ri-etveld拟合分析结果的准确程度与常用于氢氧化钙含量测试的TG/DSC法相当;通过添加合适的内标物,XRD-Rietveld法可以有效的用于水泥基材料硫酸盐侵蚀产物的定量分析。

基于XRD-Rietveld法的烧结矿物相精修方法

基于XRD-Rietveld全谱拟合法,将样品XRD数据进行精修,得到与物相相关的参数,如物相比例、晶体结构等,是目前较为常用的矿相研究手段,对于研究物相之间的作用关系以及形成过程有重要作用。烧结矿中的粘结相如复合铁酸钙,对烧结矿的强度、还原性等冶金性能影响极大,确定这类物相在烧结矿中的占比,能够一定程度上了解烧结矿性能的优劣。但作为烧结矿性能的表征手段之一,烧结矿的精修研究,大多停留在对于前人研究的物相分析的水平,利用已知物相进行精修,使精修结果有失特征性和专一性。通过对比国内外烧结矿精修过程,以及探究精修物相对精修结果的影响,提出优化精修过程,并将精修过程具体化,以物相的选择和精修顺序为重点,针对烧结矿进行专一性精修,使结果更具真实性。同时在一次精修的基础上继续二次精修,通过一次精修确定基本物相比例,根据比例不同改变精修顺序,使晶相含量与实际相吻合。

基于X射线衍射的Rietveld法、TG及DSC技术对袋装水泥真伪进行鉴别分析的方法

通过X射线粉末衍射(XRD)的Rietveld法对袋装水泥中的矿物组分含量进行了定量分析。同时,使用TG及DSC等手段对袋装水泥的包装袋的灰分、氧化诱导时间进行分析。研究结果表明,结合XRD-Rietveld法及TG、DSC能够准确地鉴别真假袋装水泥之间的差异。

(Bi_(2)O_(3))1-x(Sc_(2)O_(3))x(x=0.01,0.03,0.05)粉末晶体的制备与晶体结构分析

采用固相烧结法制备(Bi_(2)O_(3))1-x(Sc_(2)O_(3))x(x=0.01,0.03,0.05)粉末晶体,在室温下对几种样品分别进行了X射线衍射实验,并用RIETAN-2000程序中的Rietveld解析法以及VEND、PRIMA和VICS程序分别研究了几种样品的晶体结构、等高电子密度(2D和3D)、原子配位数及原子热振动各向同性因子B等.结果表明,(Bi_(2)O_(3))1-x(Sc_(2)O_(3))x(x=0.01,0.03,0.05)的晶胞体积(分别为329.3399A^(3)、329.5016A^(3)、329.3400A^(3))比Bi_(2)O_(3)的晶胞体积(330.3658A^(3))小;(Bi_(2)O_(3))1-x(Sc_(2)O_(3))x(x=0.01,0.03,0.05)晶体的原子热振动各向同性温度因子B((Sc1))、B((Sc2))、B((Bi1))、B((Bi2))、B((O1))、B((O_(2)))、B((O3))的大小分别为0.42883A^(2)、0.54412A^(2)、0.609364A^(2)、0.502542A^(2)、0.4034A^(2)、0.61406A^(2)、0.74259A^(2);0.43052A^(2)、0.52778A^(2)、0.51647A^(2)、0.382431A^(2)、0.320327A^(2)、0.516762A^(2)、0.76875A^(2)和0.42347A^(2)、0.61022A^(2)、0.514476A^(2)、0.302724A^(2)、0.34725A^(2)、0.56175A^(2)、0.72125A^(2).确定了(Bi_(2)O_(3))1-x(Sc_(2)O_(3))x(x=0.01,0.03,0.05)粉末晶体属于单斜晶系,实现了二维和三维等高电子密度分布的可视化,进一步确定了晶体结构和原子位置.

Y_3Al_5O_(12)∶Ce^(3+)黄色荧光粉的制备及XRD-Rietveld结构精修研究

采用水热-热解法制备了Ce^(3+)掺杂的Y_3Al_5O_(12)∶Ce^(3+)黄色荧光粉。研究发现水热-热解法的烧结温度为1200℃,比高温固相法的烧结温度降低了300℃,该荧光粉是激发峰和发射峰分别位于460nm和550nm、跃迁发射为Ce^(3+)的5d→4f的黄色荧光粉。同时通过XRD测定了Y_3Al_5O_(12)∶Ce^(3+)的晶体结构,并进行Rietveld结构精修。

黄色荧光粉La_(3)Si_(6)N_(11)∶Ce^(3+)的结构、性能研究及第一性原理计算

运用高温固相法合成掺铈的氮化物荧光粉La_(3)Si_(6)N_(11)∶Ce^(3+)。采用X射线衍射仪、能谱仪、荧光光谱仪对合成样品的结构、发光性能等进行研究,利用Rietveld方法对其结构精修,并计算了La_(3)Si_(6)N_(11)∶Ce^(3+)的色坐标、色纯度和色温。结果表明:该荧光粉的色坐标为(0.4165,0.558),落在黄绿光区域,计算得到La_(2.82)Si_(6)N_(11)∶Ce_(0.18)^(3+)的色纯度约为92.86%,具有较高的纯度,相关色温为4137K,属于中间色温。通过计算可得掺杂后La_(3)Si_(6)N_(11)∶Ce^(3+)的带隙值为2.92eV,相对掺杂前略微减少,且La_(3)Si_(6)N_(11)∶Ce^(3+)体系属于直接带隙结构,从而有利于提高其发光性能。

粉煤灰中非晶相含量定量分析研究进展

利用粉煤灰这种工业固废制备矿物聚合材料时,其活性来源主要是处于亚稳定态的非晶相,而非晶相含量的多少与由其制备的材料性能密切相关。文中综述了目前定量分析粉煤灰中非晶相含量的常用测试方法及分析结果,重点给出了XRD-Rietveld法、选择性化学溶解法两种方法的基本原理、应用及优缺点,并提出了目前研究中存在的主要问题及可能采取的途径,为粉煤灰中非晶相定量分析提供了思路和方向。

水泥熟料矿物组成XRD分析与化学分析差异

水泥基胶凝材料中的物相种类及组成直接影响材料的性能,准确地测定材料中的各相及其含量对材料性能的研究或改善具有极其重要的意义。通过化学分析方法与XRD-Rietveld法相对比,对水泥熟料进行定量分析。结果表明:C3S和C4AF的XRD定量分析结果要略高于化学理论计算值,C_(2)S和C_(3)A的XRD定量分析结果要略低于化学理论计算值。为XRD-Rietveld法应用于水泥物相定量分析提供了数据支持。

CVD多层涂层TiN-Al_(2)O_(3)-TiCN的应力表征

内应力影响着涂层的组织及物理性能,是涂层制备中关键的检测指标。无损检测手段中,X射线衍射应力测定方法如sin2ψ法的应用已多见报道,但在CVD涂层α-Al_(2)O_(3)-TiCN体系中多采用侧倾法,少见其他测量方式的讨论。本文尝试采用Rietveld掠射法辅助侧倾法表征硬质合金基CVD多层涂层残余应力,探讨TiN-Al_(2)O_(3)-TiCN体系中各涂层相在基底沉积方向上的受力情况。实验表明,TiN于喷砂前,浅表层已受压应力;喷砂后由浅表层至相基底则为压应力单调递减,但喷砂力度过大时,应力释放使得浅表层应力值下降。Al_(2)O_(3)喷砂前后均为压应力转为拉应力的变化趋势。MT-TiCN应力变化趋势与Al2O3相似,但由于其距表层的深度相对最大且相结构与TiN相近,分析结果容易受其他因素干扰,如衍射强度差异、样品厚度不均或喷砂力度过大导致的涂层减薄、应力释放等。系列工艺试验样的测试结果说明本方法有较高的可靠性。

水泥-粉煤灰-矿粉-偏高岭土四元胶凝材料氯离子固化机理研究

本文在水泥、粉煤灰和矿粉组成的三元胶凝材料基础上掺入第四元矿物掺合料偏高岭土,利用X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA/DTG)定性分析了四元胶凝材料水化产物与氯离子固化能力的关系,并在此基础上利用TGA/DTG和Rietveld外标法定量分析不同形态氯离子固化量。研究表明,掺入偏高岭土能够增加体系早期水化反应速率,促进粉煤灰和矿粉早龄期水化,增加了四元胶凝材料水化AFm相(单硫型水化硫铝酸钙)和C-S-H凝胶含量。同时也增加了体系中铝钙摩尔比,使得单硫型硫铝酸钙(Ms)在碳酸盐存在的条件下更加倾向于转化为半碳型碳铝酸钙(Hc)。氯离子等温吸附结果表明,AFm相含量与氯离子固化能力呈正相关。Rietveld外标法结果表明,掺入偏高岭土后四元体系的氯离子化学固化能力提高,物理吸附能力降低,与三元体系相比,氯离子化学固化量提高了94.16%,物理吸附量降低了7.62%,TGA/DTG定量结果表明Rietveld定量分析具有可行性。

橙红色荧光粉Cd_(3)BPO_(7)∶Sm^(3+)的结构及其发光性能研究

采用高温固相法制备了系列新型荧光粉掺钐的硼磷酸镉(Cd_(3-x)BPO_(7)∶Sm^(3+)_(x),x=0.001~0.03),借助扫描电镜、X射线粉末衍射仪和荧光光谱仪对样品的形貌、晶体结构、发光性能等进行表征,并利用Rietveld方法对其结构进行精修。结果表明,样品Cd_(2.99)BPO_(7)∶Sm_(0.01)^(3+)晶粒尺寸为l00μm左右,各元素分布均匀,其Rietveld结构精修图与实测XRD谱图完全吻合,具有正交晶系结构。当Sm^(3+)掺杂浓度达到1%(摩尔分数)时,发光效果最好。随后,随着Sm^(3+)浓度的继续增大,发光强度减弱,这可能是因为发生了浓度猝灭现象,是由于电偶极-电偶极相互作用导致。此外,通过CIE1931软件计算了Cd_(3)BPO_(7)∶Sm^(3+)的色坐标,发现均落在橙红色发光区域。Cd_(2.99)BPO_(7)∶Sm_(0.01)^(3+)色纯度约为92.7%,相关色温为1738K。该系列荧光粉在404nm处可被有效激发,是一种极具应用前景的新型白光LED用橙红色荧光材料。

绿色荧光粉CaMoO4∶Ho^3+结构精修及光谱性质的研究

采用溶胶凝胶法合成了荧光粉CaMoO 4∶Ho 3+。借助X射线粉末衍射仪、荧光光谱仪进行表征并利用Rietveld方法对其结构进行精修。研究了Ho 3+的掺杂量对其光谱性质的影响并计算了CaMoO 4∶Ho 3+的色坐标。结果表明:Ho 3+最佳掺杂量为2%(摩尔分数),浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。该系列荧光粉的色坐标范围为x=(0.2987~0.3177),y=(0.6644~0.6897),属于绿色发光区域。CaMoO 4∶Ho 3+荧光粉在450 nm处可被有效激发,是一种有潜在价值的白光LED用绿色荧光粉。

多元水泥基材料氯离子固化性能研究

以水泥、粉煤灰和矿粉三元材料为基础体系,分别研究了额外添加富铝偏高岭土、富硅硅灰和近惰性凝灰岩石粉四元水泥基材料体系的氯离子固化机理和性能。利用等温吸附平衡法研究表明,相对于三元水泥基材料体系,额外引入偏高岭土的四元体系通过化学固化氯离子形成的Friedel's salt含量增加,相应的通过物理吸附实现固化的氯离子含量降低;相比较而言,硅灰和岩石粉四元体系中的Friedel's salt含量均下降,即氯离子化学固化量降低,而硅灰四元体系中C-S-H凝胶含量显著增加,氯离子物理吸附量降低,凝灰岩石粉四元体系物理吸附量降低程度最大。

水泥熟料中硫铝酸钙的定量分析

通过选择性溶解方法,进行硫铝酸钙(C4A3S珔)的定量分析,并结合X线衍射(XRD)定量分析确定其结果的精度。同时也给出了这2种方法用于测试水泥熟料中C4A3S珔的具体步骤与方法,为C4A3S珔的定量分析提供方便。系统地比较选择性溶解和XRD定量计算得到的C4A3S珔定量结果。结果表明:2种方法都能得到较好的定量结果;XRD法测定结果偏高,结果波动较大;化学法测定结果偏低,数据更加稳定。

中温制备CeO_2-TiO_2复合氧化物及其结构研究

采用sol gel法在 70 0℃制备出氧化物陶瓷法 130 0℃才能获得的CeTi2 O6 复合氧化物。XRD结构分析表明 ,其晶体结构中存在 8%的Ce缺位 ,化学式为Ce0 .92 Ti2 O5.84 ,单斜晶系 ,空间群C 2 /m ,晶胞参数 :a =0 9811( 8)nm ,b =0 372 6( 3)nm ,c =0 6831( 6)nm ,β =118 84°。在 130 0℃焙烧该复合氧化物 ,晶系不变 ,缺位消失 ,化学式转变为正常的CeTi2 O6 ,晶胞参数 :a =0 9813( 3)nm ,b =0 375 2 ( 4)nm ,c =0 6883( 5 )nm ,β =119 0 5°。用sol gel法制备CeTi2 O6 复合氧化物先驱物 ,关键是要保证Ce及Ti原子在溶液 溶胶 凝胶 干凝胶整个过程中原子 (分子 )尺寸范围内的混合状态不被破坏。

PLS-XRD快速测量S Zorb再生剂中尖晶石含量

为快速测定S Zorb再生剂中非活性含锌尖晶石物相(硅锌矿和锌铝尖晶石)的含量,首次运用偏最小二乘(PLS)化学计量学的方法,将XRD谱图信息与Rietveld物相定量方法获得的物相含量数据相关联,建立了针对SZorb再生剂中含锌尖晶石物相的定量校正模型,优化了影响模型质量的参数如谱图预处理方法和特征衍射峰的选取,并用未知样品验证了模型的准确性。此方法解决了利用Rietveld方法进行S Zorb吸附剂定量谱图解析时耗时较长、且依赖专家经验的问题,有助于及时监测装置运行过程中吸附剂的活性变化,进而保障工业装置平稳运行。

铁镁复掺对C_2S晶型转变的影响

本文通过X射线衍射全谱拟合分析及Factsage热力学计算,研究了铁镁复合掺杂对β-C_2S向γ-C_2S晶型转变的影响。实验结果表明:单独掺入10%的Fe_2O_3或MgO,均不能有效抑制γ-C_2S的生成;而当复合掺入4%的Fe_2O_3和6%的MgO时,β-C2S向γ-C_2S的转变率仅为5.3%,铁镁复掺能有效稳定β-C_2S相。实验结果为转炉钢渣在水泥生产中的进一步应用提供了基础。

基于Rietveld/XRD(内标法)水泥浆体物相演变定量表征与晶定量公式非修正

基于Rietveld/XRD精修方法,借助GSAS-EXPGUI软件,研究既定水化龄期普通硅酸盐水泥浆体物相组成的定量表征,并结合Ca(OH)2的热分析定量结果以及熟料矿物与自由水的量化匹配关系研究Rietveld定量结果的可靠性。研究结果表明,干燥水化样品中Ca(OH)2的Rietveld定量结果与热分析定量结果具有较好的一致性,当水化1 d、3 d、7 d和28 d龄期时,其绝对误差分别为1. 2%、0. 7%、0. 3%和0. 8%,且随着水化龄期的延长,样品的相对误差显著降低。结合水泥浆体物相演变的Rietveld定量表征发现,熟料矿物的消耗程度与自由水的消耗程度存在较好的线性相关性(相关系数R2=0. 996),反映了其Rietveld定量表征具有较高的可靠性。在此过程中,提出了基于内标法改进型的非晶相定量公式,并建立了水泥浆体自由水与相应干燥样品化学结合水的数学关系。

Rietveld方法在锂镍氧化物电极材料研究中的应用

简要介绍了粉末衍射Rietveld结构精修方法的基本原理,实验数据的收集和应用软件的情况,并将其应用于锂离子蓄电池正极材料锂镍氧化物的研究中。通过理论模拟采用不同原子分数坐标的两种LiNiO2模型的XRD谱图,证明Li-3 a,Ni-3 b模型是正确的;通过结构精修分析不同合成条件下LiNi0.8Co0.2O2电极材料的微结构信息,优化了该材料的合成条件;通过结构精修分析不同掺杂离子含量的LiNi0.8-yTiyCo0.2O2电极材料的微结构信息,揭示了钛离子的掺杂作用机理;通过Rietveld方法多物相定量分析在空气中贮存一年后的LiNiO2电极材料,发现贮存过程中生成了Li2CO3以及Ni2+含量增大,促进了对LiNiO2电极材料贮存后性能下降现象的理解。实验结果表明,Rietveld方法是获取固体电极材料微结构信息的一种强有力工具。