XRD在廢舊脫硝催化劑晶型測試領(lǐng)域的研究

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

我們在進(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。