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1、简述：1、分析化学：研究物质组成成分及其含量的测定原理、测定方法和操作技术的学科。包括化学分析和仪器分析。2、分析化学的任务：（1）定性分析的任务是检出和鉴定物质由哪些组分（元素、离子、原子团、官能团或化合物）组成。（2）定量分析的任务是测定物质中各组分的含量。（3）结构分析的任务是研究物质的分子结构或晶体结构。分光光度法：1、分光光度分析法（吸光光度法）：以物质对光的选择性吸收为基础的分析方法。2、特点：（1）灵敏度高：含量1105 (微量分析)（2）应用广泛：无机离子和许多有机化合物（3）操作简便、迅速、仪器设备不太复杂：RE为5103、能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光，物质所显示的颜
2、色是吸收光的互补色4、光吸收基本定律：入射光的强度为I0吸收光的强度为Ia，透过光的强度为It，反射光的强度为Ir，则: I0IaItIr可简化为: I0IaIt（被测溶液与参比溶液置于同样质地的比色皿中，反射光强度大小可近似为相互抵消）透光度/透光率T：透射光强度It与入射光强度I0的比值。吸光度A：透光率的负对数，A=-lgT，吸光度越大，溶液对光的吸收愈多。朗伯一比耳定律：A=kcb当浓度c以gL-1、液层厚度b以cm表示时，常数k是以a表示，此时称为吸光系数，单位为Lg-1cm-1。朗伯比耳公式可表示为:Aabc若浓度c以molL-1，液层厚度b以cm为单位为单位时，则将称为摩尔吸光系
3、数，以符号表示，其单位为Lmol-1cm-1。的物理意义表达了当吸光物质的浓度为1molL-1，液层厚度为1cm时溶液的吸光度。此时朗伯比耳公式可表示为:A=bc愈大，表示该物质对某波长的光吸收能力愈强，因而光度测定的灵敏度就越高。5、的值能不能直接取1 mol/L 的有色溶液来测量？虽然数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为1cm时，该溶液在某一波长下的吸光度，但不能直接取1 mol/L这样高浓度的有色溶液来测量，只能通过计算求得。6、偏离朗伯比耳定律的原因：（1）由于入射光不是单色光而引起的偏离（2）由于介质的不均匀性引起的偏离（3）溶液中的化学变化引起的偏离7、光度分析的方法：（1）
4、目视比色法（2）标准曲线法（3）加入标准法（4）二元混合组分的测定（5）三元络合物的应用-的三元络合物是指由三个组分所形成的络合物。目的是提高灵敏度和选择性。8、分光光度法对显色反应的要求：显色反应：在光度分析法中，使被测物质在试剂（显色剂）的作用下形成有色化合物的反应（1）选择性好（2）灵敏度高（3）显色产物应具有固定的组成，符合一定的化学式（4）显色产物的化学性质应该稳定（5）显色产物与显色剂之间的颜色差别要大9、显色条件的选择（1）显色剂的用量M 十R MR（被测物）（显色剂）（有色配合物）（2）溶液的酸度a. 酸度对显色剂浓度的影响b. 酸度对被测离子形态的影响c 对显色剂颜色的影响c
5、. H2R （pH6.9） H+ + HR （pH12.4） HR2-（黄色） （橙色） （红色）10、仪器测量误差：误差来源：光源的电压不稳定，光电元件灵敏度的变化和仪器刻度读数不准确等11、测量条件的选择：（1）选择入射光波长应先绘制有色溶液的光吸收曲线，然后选用该溶液的最大吸收波长来进行测量（2）控制吸光度的围控制吸光度围0.15-0.8控制吸光度方法：改变比色皿的厚度，改变溶液的浓度或试样的质量（3）选择适当的参比溶液利用参比溶液调节仪器的吸光度零点、消除显色溶液中其他有色物质的干扰，抵消比色皿壁及溶液对入射光的反射和吸收的影响等。（4）共存离子的影响及其消除影响：共存离子与显色剂生成
6、有色化合物，使测定结果偏高共存离子与被测组分或显色剂生成无色化合物或发生其它反应，降低了被测组分或显色剂的浓度，使测定结果偏低共存离子本身具有颜色消除：加入适当的掩蔽剂，使干扰离子形成无色的化合物控制显色条件，消除干扰改变干扰离子的价态控制测量条件，如入射光的波长、空白溶液等，以消除某些干扰离子的影响采用适当的分离方法将干扰离子分离12、分光光度法的应用：（1）定性鉴定（2）定量测定微量成份（3）配合物的组成比的测定（4）光度滴定法紫外-可见光分光光度法1、10400nm为紫外光（10200nm为远紫外光，200400nm为近紫外光）紫外吸收光谱有多种表示方法，图形随表示方法不同而异。有以lo
7、g作纵坐标，波长为横坐标；有横坐标为波数和频率；有以波长作横坐标，纵坐标分别为摩尔消光系数，吸光度和百分透光率的检测的是分子吸收电磁辐射后引起的电子态的跃迁测定物质的最大吸收波长和吸光度；初步确定取代基团的种类，乃至结构2、有机化合物分子中外层价电子跃迁类型电子、电子、n电子（形成单键的电子，形成双键的电子和分子中未成键的孤对电子，称为n电子，也称为p电子）当有机化合物吸收了紫外光或可见光，分子中的价电子就要跃迁到激发态，其跃迁方式主要有四种类型，即*，n*，*,n*。各种跃迁所需能量大小为：*n*n*。A. *跃迁主要发生在真空紫外区。B. * 跃迁吸收的波长较长，孤立的跃迁一般在200nm
8、左右。C. n*跃迁一般在近紫外区（200 400 nm），吸光强度较小。D. n* 跃迁吸收波长仍然在（150 250nm）围。3、有机化合物结构与紫外信息的关系（1）200-400nm 无吸收峰：饱和化合物，单烯（2）270-350 nm有吸收峰：（=10-100）醛酮n* 跃迁产生的R 带（3）250-300 nm 有中等强度的吸收峰（=200-2000），芳环的特征吸收（具有精细解构的B带）（4）200-250 nm有强吸收峰：（=104），表明含有一个共轭体系（K）带。共轭二烯：K带（230 nm）；不饱和醛酮：K带=230nm ，R带=310-330 nm，260nm,300 nm
9、,330 nm有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系4、紫外吸收光谱中的常用术语（1）生色团这类含有键的不饱和基团称为生色团，由双键或叁键体系组成常用的跃迁：和n跃迁。（均要求有机物分子中含有不饱和基团）（2）助色团有一些含有n电子的基团（如OH、OR、NH、NHR、X等），它们本身没有生色功能（不能吸收200nm的光），但当它们与生色团相连时，就会发生n共轭作用，增强生色团的生色能力（吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加），这样的基团称助色团。（3）红移与蓝移引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长max和吸收强度发生变化，max向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移（或紫移）由于化合物
10、的结构改变或其他效应，使吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应。（4）溶剂效应紫外吸收光谱中常用己烷、庚烷、环己烷、二氧杂己烷、水、乙醇等作溶剂。有些溶剂，特别是极性溶剂对溶质吸收峰的波长、强度及形状可能产生影响，这种现象称溶剂效应。5、在有机化合物分析中的应用（1）定性鉴定不同的有机化合物具有不同的吸收光谱。因此，根据化合物的特征吸收峰波长和强度可以进行物质的鉴定（2）定量测定许多有机物不仅在紫外光区有特征吸收且在测定浓度围符合朗伯比耳定律，因而可以进行定量测定。（3）有机物的结构分析紫外光谱必须与红外、核磁共振、质谱及化学分析等方法的综合解析一个复杂的有机化合物的
11、结构式。紫外光谱的主要作用是推测分子中是否有某种功能团，说明结构中的共轭关系，不饱和有机物的结构骨架及化合物的异构情况等。（4）分子量的测定对于具有相同生色基团的不同物质，若配制成同样浓度的溶液。则分子量越大者，生色基因所占的比例越小，吸收强度就越小；反之，分子量越小者，生色基因所占的比例越大，吸收强度就越大。根据这个原理可测定有机物的分子量。红外分光光度法1、红外光谱样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即红外光谱。（又称分子振动转动
12、光谱，属分子吸收光谱）检测的是分子吸收电磁辐射后引起的振动能级跃迁研究分子的结构和化学键；力常数的测定和分子对称性的判据；表征和鉴别化学物种的方法主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析红外光谱的表示方法：以T或T来表示（波速cm-1）=104/（波长m）2、红外光区划分3、红外光谱产生的条件（1）辐射能应具有满足物质产生振动跃迁所需的能量（2）辐射与物质之间具有相互耦合作用，产生偶极矩变化，没有偶极矩变化的振动跃迁，无红外活性4、分子振动（1）双原子分子振动分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅（与核间距相比）作周期性简谐振动k为化学键的力常数（N/cm = mdyn/），为
13、双原子折合质量影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数k和原子质量。k大，化学键的振动波数高，质量m大，化学键的振动波数低分子振动的波数与分子结构（因）和所处的化学环境（外因）有关（2）多原子分子振动多原子分子的振动更为复杂（原子多、化学键多、空间结构复杂），但可将其分解为多个简正振动来研究简正振动：整个分子质心不变、整体不转动、各原子在原地作简谐振动且频率及位相相同，此时分子中的任何振动可视为所有上述简谐振动的线性组合简正振动方式基本可分为两大类，一类是键长发生变化的伸缩振动，一类是键角发生变化的弯曲振动(或变形振动)。理论上，多原子分子的振动数应与谱峰数相同，实际上，谱峰数常常
14、少于理论计算出的振动数。原因：存在非活性振动，没有出现分子偶极矩的变化，所以不产生红外吸收带谱线简并（振动形式不同，但其频率相同）仪器分辨率或灵敏度不够，有些谱峰观察不到以上介绍了基本振动所产生的谱峰，即基频峰（V=1允许跃迁）。在红外光谱中还可观察到其它跃迁谱峰：泛频峰可以观察到，但很弱，可提供分子的“指纹”5、影响基团频率的因素基团频率主要由化学键的力常数决定。但分子结构和外部环境因素也对其频率有一定的影响。（1）部因素电子效应：引起化学键电子分布不均匀的效应诱导效应：取代基电负性静电诱导电子分布改变k 增加特征频率增加（移向高波数）共轭效应(Conjugated effect)：电子云密
15、度均化键长变长k 降低特征频率减小（移向低波数）中介效应(Mesomeric effect)：孤对电子与多重键相连产生的p-共轭，结果类似于共轭效应。当诱导与共轭两种效应同时存在时，振动频率的位移和程度取决于它们的净效应。氢键效应（X-H）：形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。振动耦合：当两个振动频率相同或相近的基团相邻并由同一原子相连时，两个振动相互作用（微扰）产生共振，谱带一分为二（高频和低频）。费米共振：当一振动的倍频与另一振动的基频接近（2A=B）时，二者相互作用而产生强吸收峰或发生裂分的现象。空间效应：由于空间阻隔，分子平
16、面与双键不在同一平面，此时共轭效应下降，红外峰移向高波数。杂化：杂化轨道中s轨道成分增加，键能增大，键长变小，波速增加（2）外部因素物质状态及制样方法，通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加溶剂效应，极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低6、红外光谱仪目前有两类红外光谱仪：色散型和干涉型（1）色散型原理：从光源发出的红外辐射，分成二束，一束通过试样池，另一束通过参比池，然后进入单色器。在单色器先通过以一定频率转动的扇形镜(切光器) ，其作用与其它的双光束光度计一样，是周期地切割二束光，使试样光束和参比光束交替地进入单色器中的色散棱镜或光栅，最后进人检测器。随着扇形镜的转动，检测器就交
17、替地接受这二束光。（2）傅立叶红外光谱仪是利用光的相干性原理而设计的干涉型红外分光光度仪原理：干涉仪是由固定不动的反射镜M1（定镜），可移动的反射镜M2（动镜）及分光束器B组成，M1和M2是互相垂直的平面反射镜。B以45角置于M1和M2之间，B能将来自光源的光束分成相等的两部分，一半光束经B后被反射，另一半光束则透射通过B。当来自光源的入射光经光分束器分成两束光，经过两反射镜反射后又汇聚在一起，再投射到检测器上，由于动镜的移动，使两束光产生了光程差，当光程差为半波长的偶数倍时，发生相长干涉，产生明线；为半波长的奇数倍时，发生相消干涉，产生暗线，若光程差既不是半波长的偶数倍，也不是奇数倍时，则相
18、干光强度介于前两种情况之间，当动镜连续移动，在检测器上记录的信号余弦变化，每移动四分之一波长的距离，信号则从明到暗周期性的改变一次。7、试样制备（1）对试样的要求试样应为“纯物质”，纯度98%或符合商业规格才便于与纯物质的标准光谱进行对照试样不含有水，水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗试样浓度或厚度应适当，以使T在合适围（2）制样方法液体或溶液试样：沸点低易挥发的样品：液体池法高沸点的样品：液膜法（夹于两盐片之间）固体样品可溶于CS2或CCl4等无强吸收的溶液中固体试样：压片法：12mg样+200mg KBr干燥处理研细：粒度小于2 mm（散射小）混合压成透明薄片直接测
19、定石蜡糊法：试样磨细与液体石蜡混合夹于盐片间；石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃。薄膜法：高分子试样加热熔融涂制或压制成膜；高分子试样溶于低沸点溶剂涂渍于盐片挥发除溶剂样品量少时，采用光束聚光器并配微量池8、定性分析（1）已知物将试样谱图与标准谱图对照或与相关文献上的谱图对照（2）未知物如果化合物为新物质，则须进行光谱解析，其步骤为：该化合物的信息收集：试样来源、熔点、沸点、折光率、旋光率等不饱和度的计算：通过元素分析得到该化合物的分子式，并求出其不饱和度过W.查找基团频率，推测分子可能的基团查找红外指纹区，进一步验证基团的相关峰能过其它定性方法进一步确证：UV-V is、MS、
20、NMR、Raman等荧光分析法1、荧光：某些物质被一定波长的光照射时，会在一定时间发射出波长比入射光长的光，如果这个时间比较短，这种光就称为荧光（一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失）。2、分类：（1）按被激发物质种类原子荧光，分子荧光（2）按激发光种类紫外荧光，可见荧光，红外荧光，X射线荧光3、荧光产生的基本原理：荧光，又作“萤光”，是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为
21、荧光。（如果某种物质在被某种波长的光照射以后能在较长的时间发出比荧光波长更长的波长的光，则称这种光为磷光）荧光是由激发单重态最低振动能层至基态各振动能层的跃迁产生的，而磷光是由激发三重态的最低振动能层至基态各振动能层间跃迁产生的分子能级包括电子能级、振动能级、转动能级电子能级的多重性M=2S+1，s为总自旋量子数单重态：两电子自旋方向相反 自旋量子数分别为-1/2和1/2 则s=0，多重性M=1三重态：两电子自旋方向相同 则s=1 ，M=3荧光的产生：处于激发态的分子返回到基态的几种途径（1）无辐射跃迁振动弛豫部能量交换W.体系间跨越外部能量转换（2）辐射跃迁荧光磷光4、主要的谱参量：（1）激
22、发光谱和发射光谱激发光谱：是荧光物质在不同波长的激发光作用下测得的某一波长处的荧光强度的变化情况，也就是不同波长的激发光的相对效率。最佳激发波长：ex发射光谱：是某一固定波长的激发光作用下荧光强度在不同波长处的分布情况，也就是荧光中不同波长的光成分的相对强度。最佳发射波长em发射光谱的波长比激发光谱的长；发射光谱的形状与激发波长无关；荧光发射光谱与它的吸收光谱（与激发光谱形状一样）成镜像对称关系。荧光光谱纵坐标为强度，横坐标为波长，半峰宽表示荧光的纯度（2）荧光寿命去掉激发光后，分子的荧光强度降到去掉激发光时荧光强度I0的1/e所需要的时间，称为荧光寿命，常用表示。荧光强度的衰减符合指数衰减的
23、规律：It=I 0e-kt，k是衰减常数（3）量子产率在吸收光子过程中产生的激发态分子物质的量与所吸收光子物质的量的比率（4）荧光强度向各个方向上发射的荧光强度的总和（5）荧光猝灭发光分子与溶剂或溶质分子之间所发生的导致发光强度下降的物理或化学作用过程与发光分子相互作用而引起发光强度下降的物质，称为猝灭剂猝灭剂与发光物质的激发态分子之间的相互作用引起动态猝灭猝灭剂与发光物质的基态分子之间的相互作用引起静态猝灭5、环境对荧光参数的影响灵敏度高，容易受到干扰为了得到可靠的结果，需要考虑和设法减少这些因素的影响。可利用荧光参数对环境困素的敏感性来达到实验目的。（1）溶剂影响a、f分别为荧光分子的吸收
24、波数与发射波数，a-f反映了吸收光与发射光能量的差别由于非极性溶剂分子没有偶极矩，因此没有在激发态荧光分子的作用下偶极子重新取向的问题，a-f很小而在极性溶剂中a-f较大，产生红移。（2）pH值对max的影响若荧光物质为弱酸或弱碱，则溶液pH值的改变常对max有影响原因：弱酸和弱碱分子和其离子在电子结构上有所不同，因而荧光max也可能发生变化（3）温度对荧光强度的影响温度降低，荧光增强；温度升高，荧光减弱温度的升高与荧光强度的减弱在一定围是线性关系原因：荧光分子的其它分子之间的碰撞几率增加，激发态荧光分子通过分子间碰撞或分子能量的转移，造成荧光淬灭、量子产率降低的情况。如果溶液中有淬灭剂存在，
25、则淬灭剂的作用也会随温度升高而增大。为减少温度对荧光强度的影响，可采用恒温样品架维持样品温度的恒定。（4）激发光谱和发射光谱浓度增加到一定程度后，浓度继续增加，荧光强度不再增加特例-浓度效应：发光强度随浓度的进一步增大而下降原因：滤光作用，溶液中含有能吸收激发光或荧光物质发射的荧光；发光的再吸，化合物的荧光发射光谱的短波长端与其吸收光谱的长波长端重叠，产生自吸收。6、应用生物检测；金属离子检测；气体检测光散射技术DLS1、测量原理动态光散射Dynamic Light Scattering (DLS)，也称光子相关光谱Photon Correlation Spectroscopy (PCS) ，
26、准弹性光散射quasi-elastic scattering，主要测光强的波动随时间的变化DLS技术测量粒子粒径，具有准确、快速、可重复性好等优点，已经成为纳米科技中比较常规的一种表征方法光的散射：光束通过不均匀媒质时，部分光束将偏离原来方向而分散传播，从侧向也可以看到光的现象，叫做光的散射任何悬浮于液体的颗粒都会不停的作布朗运动，其运动的强度与环境有关，同时也与颗粒本身的大小有关。相同条件下，大颗粒的布朗运动缓慢，而小颗粒的布朗运动剧烈，波动的散射光可以在频域中产生一个分布，这个带宽就包含着颗粒运动的信息。实际上，该线宽可以求出扩散系数DT，从而由扩散系数与粒径之间的关系，得出颗粒的大小。粒
27、子的布朗运动导致光强的波动动态光散射如何测试粒子的粒径： 粒子的布朗运动Brownian motion导致光强的波动 光子相关器correlator将光强的波动转化为相关方程 相关方程检测光强波动的的速度，从而得到粒子的扩散速度信息和粒子的粒径d(h) 从相关方程还可以得到尺寸的分布信息相关方程（曲线）：2、动态光散射的特点（1）上亿个粒子的统计学效果，使得对粒径及其分布的测量更加准确（2）对微量存在的大颗粒极其敏感（3）在溶液状态下测量颗粒的尺寸（4）测试速度快，所需样品少（5）需要溶液的粘度和折光指数等光学参数（6）所得到的尺寸分布正比于不同种类颗粒对光强的贡献率3、步骤（1）注入溶液。用
28、干净的样品池；缓慢注入溶液以避免气泡；如果使用注射管滤膜过滤样品，请放弃开始的几滴溶液以避免在滤膜下面的灰尘进入样品池；用盖子将样品池封住。（2）将样品池放入仪器。样品制备：稀释、过滤、超声、校准和检查，制备校准用聚苯乙烯标准样品化学发光分析法1、化学发光分析法化学发光是由化学反应提供的能量激发物质所产生的光辐射优点：不需要光源；仪器设备简单；分析快速、灵敏缺点：选择性较差，抗干扰的能力不强；可供应用的发光体系尚有限；发光机理有待进一步研究2、化学发光效率3、流动注射分析法将试样溶液直接以“试样塞”的形式注入到管道的试剂载流中，化学分析可在非平衡的动态条件下进行（用蠕动泵分别将试剂连续送入混合
29、器，定时通过测量室，连续发光，测定光强度；试样量大）晶体学基础1、晶体自性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象晶体自性的条件之一：生长速率适当自性微观结构晶体有（能自发呈现多面体外形）原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有（不能自发呈现多面体外形）原子排列相对无序2、晶体的宏观特征（1）规则的几何外形 （2）固定的熔点：熔化时，体系温度不变（3）各向异性 ：导热、导电、膨胀系数、折射率等性质常因晶体取向不同而异3、晶体结构中具有代表性的最小重复单位，称为晶胞晶胞要素：（1）晶胞的大小、型式晶胞参数，a、b、c确定晶胞大小，、确定晶胞形状（2）晶胞的容组成晶胞的原子、
30、分子及它们在晶胞中的位置七大晶系，14种布拉菲空间点阵（也叫14种布拉菲空间格子）4、将晶体中重复出现的最小单元作为结构基元(各个结构基元相互之间必须是化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同)，用一个数学上的点来代表，称为点阵点。整个晶体就被抽象成一组点，称为点阵。X射线衍射技术(XRD)1、X射线和普通光一样，是一种电磁波，但波长很短，即很小，则光子能量（hv）很大，穿透力很强。XRD 即X-ray diffraction，采用X光在晶体中的衍射信号来进行晶体结构的分析。在特定的角度会有特定的衍射峰位出现，对应于特定的晶面。工作原理：X射线是原子层电子在高速运动电子的轰击下跃
31、迁而产生的光辐射，主要有连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的粒子（原子、离子或分子）所产生的相干散射将会发生光的干涉作用，从而使得散射的X射线的强度增强或减弱。光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射写出布拉格方程并简述其应用？布拉格公式：2dsin=n。已知晶体的d值，通过测量，求特征X射线的，并通过判断产生特征X射线的元素；已知入射X射线的波长，通过测量，求晶面间距，并通过晶面间距，测定晶体结构或进行物相分析。XRD谱图一般由二维谱图组成，角度为横坐标，强度为纵坐标注意：衍射峰角度、强度、半高宽2、旋转单
32、晶法：是用单色X射线照射单晶体，并且使晶体不断地旋转。即固定X射线的波长，不断改变角，使某些面网在一定的角度时，能满足布拉格方程，而产生衍射。旋转晶体法主要用于研究晶体结构 。3、样品的制备（1）粉体样品样品的颗粒度对X射线的衍射强度以及重现性有很大的影响。颗粒越大，则参与衍射的晶粒数就越少，还会产生初级消光效应，使得强度重现性较差。一般要求粉体样品的颗粒度大小在0.1 - 10m围选择参比物质时，尽可能选择结晶完好，晶料小于5 mm，吸收系数小的样品采用压片、胶带粘、石蜡分散的方法进行制样由于X 射线的吸收与其质量密度有关，要求样品制备均匀，否则严重影响定量结果的重现性（2）薄膜样品需要注意
33、薄膜的厚度，一般适合比较厚的薄膜；要求样品具有比较大的面积，薄膜比较平整以及表面粗糙度要小（3）特殊样品对于样品量比较少的粉体样品，分散在胶带纸上黏结或分散在石蜡油中，形成石蜡糊，分散均匀且每次分散量控制相同4、样品的放置制样过程中，样品应尽可能地与样品板参考面平齐样品高出样品板参照面或低于样品板参照面，衍射图会怎样？样品高于样品板参照面，探测器接收到衍射光的位置向高角度有小的角位移，从而使d值变小。5、物相定性分析原理各种晶体物质都有自己特定的结构参数（点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的数目、位置等），对应不同的X射线衍射花样。当多种物质同时衍射时，其衍射花样也是各种物质自身衍射花样的机
34、械叠加。X射线物相分析是以晶体结构为基础，通过比较晶体衍射花样来进行分析的。6、XRD物相定性分析利用XRD衍射角位置及强度，鉴定未知样品是由哪些物相所组成对比粉末衍射标准联合会（JCPDS）出版的粉末衍射卡片（PDF卡片）看“三强线”7、晶粒尺寸的测定理想结晶粉末XRD图谱中的衍射峰是一条直线，但实际XRD图谱的每一衍射峰都具有一定的宽度。原因主要有两个：仪器原因造成峰的宽化和粉末微晶产生的宽化材料中晶粒尺寸小于10nm时，将导致多晶衍射实验的衍射峰显著增宽。故根据衍射峰的增宽可以测定其晶粒尺寸。8、物相定量分析物相定量分析是基于待测相的衍射峰强度与其含量成正比XRD定量方法有直接法、标法、
35、外标法、K值法、增量法和无标定量法等，其中常用的是标法标法：（1）测绘定标曲线配制一系列（3个以上）待测相A含量已知但数值各不相同的样品，向每个试样中掺入含量恒定的标物S，混合均匀制成复合试样。在A相及S相的衍射谱中分别选择某一衍射峰为选测峰，测量各复合试样中的衍射强度IA与IS，绘制IA/IS WA曲线，即为待测相的定标曲线。（2）制备复合试样在待测样品中掺入与定标曲线中质量相同的标物S制备成复合试样（3）测试复合试样在与绘制定标曲线相同的实验条件下测量复合试样中A相与S相的选测峰强度IA与IS（4）计算含量由待测样复合试样的IA/IS在事先绘制的待测相定标曲线上查出待测相A的含量WA电子显
36、微技术SEM+TEM1、电子显微镜：用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜（玻璃透镜）（光学显微镜），使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。包括：透射电子显微镜、扫描电子显微镜及其他电子散射：当一束高能电子束照射到试样上，运动的电子受固体中原子核及周围电子形成的电场作用，改变其运动方向。入射电子与原子核碰撞，主要产生弹性散射，入射电子方向改变，能量不变；入射电子与核外电子碰撞，主要产生非弹性散射，入射电子方向改变，能量也改变。电子散射是电子显微镜成像的重要基础。2、入射电子与样品相互作用后，使样品原子较外层电子（价带或导带电子）电离产生的电子，称二次电子。习惯上把能量小于50eV电子统
37、称为二次电子，仅在样品表面5nm-10nm的深度才能逸出表面。背散射电子是指入射电子与样品相互作用(弹性和非弹性散射)之后，再次逸出样品表面的高能电子，其能量接近于入射电子能量。扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同？扫描电镜用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像信号。聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射(以及其它物理信号)，二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。透射电子显微镜是把经加
38、速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。成像方式与光学显微镜相似，只是以电子透镜代替玻璃透镜，放大后的电子像在荧光屏上显示出来。3、扫描电子显微镜SEM简称为扫描电镜，英文缩写为SEM用细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进行观察和分析（二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像）。现在SEM都与能谱（EDS）组合，可以进行成分分析。主要特点：（放大倍率
39、高；分辨率高；保真度好；样品制备简单）（1）能够直接观察样品表面的结构（2）样品制备过程简单，不用切成薄片（3）景深大，图象富有立体感（4）样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，可以从各种角度对样品进行观察（5）图象的放大围广，分辨率也比较高（6）电子束对样品的损伤与污染程度较小（7）在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析制样要求：试样应为块状或颗粒状，其最大尺寸要根据不同仪器的试样架大小而定。具有良好的电导和热导性能。非金属材料一般电导和热导性能都比较差，必须蒸镀C、Au、Pt等导电膜，形貌观查时镀膜会产生假象。用导电胶将试样粘到样品台上4、透射电子显微镜TEMTE
40、M可以表征样品的质厚衬度，也可以表征样品的部晶格结构（TEM的分辨率比SEM要高一些）。把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。特点：光学镜和透射电子显微镜都使用用薄片的样品，而透射电子显微镜的优点是，它比光学显微镜更大程度的放大标本。粉末样品：（1）直接观察：将粉末放入无水乙醇溶液中，采用超声波震荡分散均匀后，滴在微栅上，干燥后直接进行透射观察（适合纳米级粉末分析）（2）树脂包埋5、扫描透射电子显微镜STEM利用扫描透射电子显微镜可以观察较厚的试样和低衬度的试样 利用扫描
41、透射模式时物镜的强激励，可以实现微区衍射利用后接能量分析器的方法可以分别收集和处理弹性散射和非弹性散射电子 进行高分辨分析、成像及生物大分子分析X射线光电子谱(XPS)1、不仅能探测表面的化学组成，而且可以确定各元素的化学状态XPS是用X射线激发表层原子的层电子，产生光电子，因为层能级的结合能对特定的元素有特定的值，通过测定电子的结合能和谱峰强度，可对除H和He(因为它们没有层能级)之外的其他元素进行定量分析原理：样品受到X射线辐照后，发射光电子，经电子能量分析器分离，被探测器收集后经过计算机处理，得到该样品的XPS谱图。原子层电子结合能的变化可以提供分子结构、电子结构、价态等信息当具有一定能
42、量h的入射光子与样品中的原子相互作用时，单个光子把全部能量交换给原子某壳层上一个受束缚的电子，这个电子就获得了这个能量。如果该能量大于该电子的结合能Eb，该电子就将脱离原来受束缚的能级；若还有多余的能量可以使电子克服功函数W，则电子就成为自由电子、并获得一定的动能Ek，原子本身则变成激发态离子。该过程就称为光电效应。横坐标：电子结合能（eV）或者电子动能（eV）纵坐标：强度，计数率（eps）2、XPS的特点是一种表面分析技术是一种无损分析方法（样品不被X射线分解）是一种超微量分析技术（所需样品量少）绝对灵敏度高但X射线光电子能谱分析相对灵敏度不高，只能检测出样品中含量在0.1%以上的组分。X射
43、线光电子谱仪价格昂贵，不便于普及。3、测试厚度金属 0.5-2nm氧化物 2-4nm有机物和聚合物 4-10nm4、XPS中的化学位移由于原子所处的化学环境不同而引起的层电子结合能的变化，在谱图上表现为谱峰的位移，这一现象称为化学位移元素化学状态的变化有时还将引起谱峰半峰高宽的变化5、样品要求及制备（1）样品的预处理（对固体样品）溶剂清洗（萃取）或长时间抽真空除表面污染物。氩离子刻蚀除表面污物。注意刻蚀可能会引起表面化学性质的变化（如氧化还原反应）。擦磨、刮剥和研磨。对表理成分相同的样品可用SiC(600#)砂纸擦磨或小刀刮剥表面污层；对粉末样品可采用研磨的方法。真空加热。对于能耐高温的样品，
44、可采用高真空下加热的办法除去样品表面吸附物（2）样品的安装一般是把粉末样品粘在双面胶带上或压入铟箔（或金属网），块状样品可直接夹在样品托上或用导电胶带粘在样品托上进行测定。其他方法：压片法：对疏松软散的样品可用此法溶解法：将样品溶解于易挥发的有机溶剂中，然后将其滴在样品托上让其晾干或吹干后再进行测量研压法：对不易溶于具有挥发性有机溶剂的样品，可将其少量研压在金箔上，使其成一薄层，再进行测量。6、XPS应用表面元素组成的定性、定量（半定量）分析XPS应用表面元素化学态（键合状态）的定性、定量分析表面元素的分布7、当原子的价壳层有未成对的自旋电子（例如d区过渡元素、f 区镧系元素、大多数气体原子以
45、及少数分子NO、O2等）时，光致电离所形成的层空位将与之发生耦合，使体系出现不止一个终态，表现在XPS谱图上即为谱线分裂在XPS谱图上，通常能够明显出现的是自旋-轨道偶合能级分裂谱线。这类分裂谱线主要有：p轨道的p3/2 p1/2，d轨道的 d3/2 d5/2和 f 轨道的 f5/2 f7/2，其能量分裂距离依元素不同而不同。8、元素(及其化学状态)定性分析以实测光电子谱图与标准谱图相对照，根据元素特征峰位置（及其化学位移）确定样品（固态样品表面）中存在哪些元素（及这些元素存在于何种化合物中）。分析时首先通过对样品(在整个光电子能量围)进行全扫描，以确定样品中存在的元素；然后再对所选择的谱峰进
46、行窄扫描，以确定化学状态。XPS谱图的解释步骤：在XPS谱图中首先鉴别出C1s、O1s、的谱峰（通常比较明显）鉴别各种伴线所引起的伴峰先确定最强或较强的光电子峰（或俄歇电子峰），再鉴定弱的谱线辨认p、d、f自旋双重线，核对所得结论注意：定性分析时，必须注意识别伴峰和杂质、污染峰（如样品被CO2、水分和尘埃等沾污，谱图中出现C、O、Si等的特征峰）定性分析时一般利用元素的主峰（该元素最强最尖锐的特征峰，宽峰非尖一定是多个峰的叠加形式）自旋-轨道分裂形成的双峰结构是识别元素的重要依据9、定量分析方法：理论模型法、灵敏度因子法、标样法等应用最广的是元素(原子)灵敏度因子法。定量结果的准确性比俄歇能谱相对灵敏度因子法定
