学生学号
0121401101222 实验课成绩
武汉理工大学
学 生 实 验 报 告 书
实验课程名称 材料设计与理论计算实验 开 课 学 院 材料科学与工程学院 指导老师姓名
学 生 姓 名 学生专业班级 材物
2016 — 2017 学年 第 2 学期
实验项目名称 实验者 同组者 XRD图谱分析 专业班级 材物1401 实验成绩 组别 实验日期 年 月 日 第一部分：实验分析与设计 一、实验内容描述（问题域描述） 1、使用Material Studio 软件 Relfex Plus 模块处理XRD图谱并指标化。 2、使用Relfex Plus模块对XRD图谱进行精修。 二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述） （一）实验方案与手段确定 以Reflex Plus模块模拟晶体材料的X光、中子及电子等多种粉末衍射图谱，帮助确定fin31晶体结构，解析衍射数据并用于验证计算和实验结果 （二）实验步骤 1.导入fin31衍射数据 2.指标化。通过检索算法TREOR90来确定晶格常数 3.Pawley精修。Number of cycle改为5, 2-theta范围改为15°-85°。精修两次 4.空间群的选取。Powder Indexing中对Space Group进行Search。对正确的空间群P63/m Create cell,重复Pawley精修。 5.准备初始模型 a.建立新的3D原子文档，分别建立Ca、F离子模型 b.建立PO4离子，建立后需确保是四面体构型 c.VAMP优化PO4结构 d.从Powder Solve中对Ca离子建立Motion groups，并将占据率改为0.5，复制至P63m原胞 e.将Ca离子占据率改为0.3333333，复制至P63m原胞 f.对F离子进行同样操作，但占据率改为0.1666666 g.对PO4进行同样操作，但占据率改为0.5，复制三次。检验密度是否正确 6.确定fin31晶体结构，需精修所有的Motion Groups,取消应用temperature factor 7.Rietveld精修。 a.复制结构并取消动态组,check for atom on special position within
1.0A,rebuild。再将所有原子占据率设为1.0 b.将所有原子定义为动态组，进行Rietveld精修 （三）基本原理 (1)粉末衍射解析结构的原理Reflex Plus模块 在多晶衍射装置中，众多小单晶在三维空间的衍射被压成一堆，失去了各 hkl衍射的方向性。衍射峰间的对称性重叠模糊了每个hkl衍射强度分布曲线的 轮廓，使得单晶结构分析中的最小二乘法结构修正法不能用于多晶衍射，因而 通过粉末来解析结构是件相当困难的事情，以至于长期以来，粉末衍射法主要 被当做物相鉴定的工具，蕴藏在粉末衍射图中丰富的结构信息无法提取。1967 年，H. M. Rietveld鉴于计算机处理大量数据的能力，在中子粉末衍射结构分析 中提出了全谱粉末衍射图最小二乘法拟合结构修正法，并取得了很大的成功。1977年Malmros和Thomas, Young等人把这个方法引入到X射线粉末衍射分析 中，从此，Rietveld分析方法的研究及在固体粉末材料中的应用开始迅速发 展，在近年来达到了高峰。当然Rietveld分析方法并不是一种解析结构的方 法，但它解析结构的优化与可靠性验证提供了强有力的手段。尤其是随着计算 机技术的发展，一些新的实验技术如高分辨同步辐射、飞行时间脉冲中子衍射 等的出现，使得通过粉末衍射数据来解析晶体结构的方法取得了突破性的进 展，其中以Rietveld分析为精化手段的经验法和解析单晶的方法与Rietveld方 法相结合的从头算法逐渐被人所接受。 经验法解析结构的关键是找到合适的“模板”，即结构与之类似的且结构己 知的化合物。这一方法对于长期从事结构研究的专家是非常有用的，他们能很 准确的判断与未知化合物结构类似的化合物。在此基础上，使用己知化合物的 结构参数通过Rietveld分析方法来精化这些参数使之与未知化合物的粉末衍射 数据一致，从而得到未知化合物的结构参数。在经验法中还有一种试差法，即 人为的建立一个结构模型，然后应用Rietveld分析方法来精化结构参数，并不 断的调整结构模型。经验法中的这两种思想都有其优缺点，前者解析方法简 单，但不易找到好的结构模型，后者解析方法复杂，计算量大，但它能找到非 常好的结构模型，即使没有“模板”。经验法解析结构的思路如图1.1所示:
XRD图谱分析(实验报告)
