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        XRD在廢舊脫硝催化劑晶型測試領(lǐng)域的研究

        2015-12-21 08:37:20閆力大唐南京環(huán)保科技有限責(zé)任公司江蘇南京211111
        化工管理 2015年8期
        關(guān)鍵詞:晶型X射線按鈕

        閆力(大唐南京環(huán)??萍加邢挢?zé)任公司,江蘇 南京 211111)

        近年,隨著我國對(duì)環(huán)境治理工作的加強(qiáng)。脫硝催化劑被廣泛應(yīng)用到燃煤電廠脫硝工程中來,隨著脫硝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大,火電廠煙氣脫硝產(chǎn)品越來越多,同時(shí),廢舊脫硝催化劑的回收處理被提上日程。在處理時(shí),需要對(duì)廢舊脫硝催化劑晶型進(jìn)行研究,區(qū)分金紅石型、銳鈦礦型的組成結(jié)構(gòu),從而為后續(xù)回收處理提供技術(shù)支撐。

        X射線衍射法是應(yīng)用于晶型測試領(lǐng)域的一中成熟的測試方法。但在應(yīng)用中大家總會(huì)遇到壓片失敗、出不了峰或峰型錯(cuò)位等問題。筆者通過十多年的測試研究,發(fā)現(xiàn),通過對(duì)樣品細(xì)化處理、參數(shù)調(diào)整等措施,可較好的解決出峰困難問題?,F(xiàn)將此種方法總結(jié)介紹于下,以供同行交流學(xué)習(xí)。

        1 XRD衍射測試原理

        X射線是原子內(nèi)層電子在高速運(yùn)動(dòng)電子的轟擊下躍遷而產(chǎn)生的光輻射,主要有連續(xù)X射線和特征X射線兩種。晶體可被用作X光的光柵,這些很大數(shù)目的粒子(原子、離子或分子)所產(chǎn)生的相干散射將會(huì)發(fā)生光的干涉作用,從而使得散射的X射線的強(qiáng)度增強(qiáng)或

        布拉格衍射示意圖

        減弱。由于大量粒子散射波的疊加,互相干涉而產(chǎn)生最大強(qiáng)度的光束稱為X射線的衍射線。

        滿足衍射條件,可應(yīng)用布拉格公式:2dsinθ=nλ

        應(yīng)用已知波長的X射線來測量θ角,從而計(jì)算出晶面間距d,這是用于X射線結(jié)構(gòu)分析;另一個(gè)是應(yīng)用已知d的晶體來測量θ角,從而計(jì)算出特征X射線的波長,進(jìn)而可在已有資料查出試樣中所含的元素。

        2 測試中存在問題

        我們?cè)谶M(jìn)行脫硝催化劑原材料鈦白粉晶型測試時(shí),選擇方法小比表面積鈦白粉和大比表面積鈦白粉.dql,出峰正常,在進(jìn)行廢舊催化劑測試時(shí),按照正常測試程序進(jìn)行樣品處理(樣品研磨至全部通過200目篩)后上機(jī)測試,選擇方法chengpin.dql,不出峰。

        為此,筆者經(jīng)過大量的實(shí)踐研究。經(jīng)過對(duì)樣品預(yù)處理、測試方法調(diào)整等方面的大量實(shí)驗(yàn)分析。經(jīng)過樣品研磨、方法選擇、試驗(yàn)參數(shù)調(diào)整等措施,較好的解決了以上問題,現(xiàn)就該方法介紹如下。

        2.1 樣品準(zhǔn)備

        選取具有代表性的測試樣品,將樣品研磨之全部通過360目篩,取適量樣品待用。

        2.2 樣片制備

        2.2.1 用鑰匙取適量制備好的樣品于有機(jī)玻璃樣品盤中間的槽里,另取一塊載玻片,用載玻片輕輕將樣品壓緊,將高出樣品架表面的多余粉末刮去,如此重復(fù)幾次使樣品表面平整無裂痕。

        2.2.2 將樣品盤邊緣的樣品刮掉,擦干凈即可進(jìn)行測試。

        備注:有機(jī)玻璃樣品盤用完洗凈后,自然晾干即可,勿放入烘箱內(nèi)烘干,會(huì)造成樣品盤變形使其在儀器內(nèi)影響測試;制樣時(shí)用力要均勻,不可力度過大,以免形成粉粒定向排列;樣品一定要刮平無裂痕,且與樣品盤表面高度一致,否則引起測量角度和對(duì)應(yīng)d值偏差。

        2.3 樣品測試

        2.3.1 測試儀器

        BRUKER D4 Endeavor

        2.3.2 測試

        正常開機(jī)后進(jìn)行以下操作

        2.3.2.1 儀器預(yù)熱

        運(yùn)行D4 tools硬件監(jiān)測程序,單擊“Online Status”→點(diǎn)擊Online Refresh ON/OFF按鈕→儀器自動(dòng)將硬件信息傳入軟件。預(yù)熱X射線:單擊左側(cè)菜單欄中X-RAY分支,進(jìn)入X射線硬件參數(shù)界面。單擊菜單Utilities→X-RAY utilities→Tube Condi?tioning ON/OFF,預(yù)熱開始。X-RAY從20KV升至50KV后,再跌至20KV則表示X射線預(yù)熱完成,單擊Tube Conditioning ON/OFF,將預(yù)熱關(guān)閉。

        2.3.2.2 進(jìn)樣機(jī)械系統(tǒng)初始化精確定位

        雙擊運(yùn)行桌面上XRD Commander測量程序軟件,在Adjust(左下角)界面下→單擊Init SC按鈕→一般30秒到1分鐘后初始化完成,界面左側(cè)θ,2θ角度值的小數(shù)點(diǎn)位置從無到出現(xiàn)。

        2.3.2.3 樣品測試

        輸入樣品位置,例:A1→單擊“l(fā)oad”按鈕,將Adjust界面左側(cè)框內(nèi)的“√”全部去除,在界面左側(cè)設(shè)置X射線功率與電流。測試參數(shù)依次設(shè)置為

        ①X射線探測器起始角度:20°

        ②X射線探測器終止角度:80°

        ③X射線探測器角度增量:0.02°

        ④X射線掃描速率頻率:0.5Sec/Step

        ⑤X射線掃描方式:Locked Coupled

        ⑥電壓電流:不同型號(hào)的儀器設(shè)置也不同,適當(dāng)增加電壓可使出峰更加明顯,但電壓過大會(huì)損壞儀器,建議40kV、40mA。

        紅色為40kV,40mA?;疑珵?0kV,100mA??梢婋娏髟O(shè)置較大,出峰較明顯。(見下圖)

        所有測量條件設(shè)置完成后,單擊START按鈕,儀器開始進(jìn)樣測量。測量完成后,單擊保存按鈕,指定保存路徑,保存測量結(jié)果數(shù)據(jù)文件。

        測試完成。

        2.3.3 數(shù)據(jù)讀取

        運(yùn)行EVA軟件,F(xiàn)ile>Open。

        調(diào)入數(shù)據(jù),指定路徑的*.raw文件,Toolbox>Scan>在數(shù)據(jù)列表選中想要處理的數(shù)據(jù)。

        擊“PeakSearch”查看背底(紅線)是否合適,設(shè)定尋峰參數(shù):門檻threshold與峰寬Width標(biāo)定,可上下移動(dòng)滑塊進(jìn)行調(diào)整。

        點(diǎn)擊“Append to list”,所有尋找到的衍射峰在圖譜中d值標(biāo)出,此時(shí)數(shù)據(jù)附在peak列表內(nèi)。

        另外也可用鼠標(biāo)光標(biāo)尋找,將光標(biāo)至于最強(qiáng)峰上,屏幕左下角會(huì)顯示其橫縱坐標(biāo),即為最強(qiáng)峰的位置和強(qiáng)度。

        根據(jù)最強(qiáng)峰的位置和強(qiáng)度,可確定其晶形。(見下圖)

        3 結(jié)語

        通過對(duì)測試樣品進(jìn)行研磨細(xì)化處理,保證壓片效果;同時(shí),再對(duì)測試參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,選擇合適的測試方法,適當(dāng)增加電流強(qiáng)度。能夠較好的解決測試中不出峰、峰偏移等問題。

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