Рентгеноструктурный анализ нанокристаллов: развитие методов и структура метастабильных состояний в оксидах металлов нестехиометрического состава

Рентгеноструктурный анализ нанокристаллов: развитие методов и структура метастабильных состояний в оксидах металлов нестехиометрического состава

Автор: Цыбуля, Сергей Васильевич

Шифр специальности: 02.00.04

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2004

Место защиты: Новосибирск

Количество страниц: 337 с. ил.

Артикул: 2638266

Автор: Цыбуля, Сергей Васильевич

Стоимость: 250 руб.

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Дифракционные методы исследования нанокрнсталлических
материалов. Литературный обзор.
1.1 Особенности нанокрнсталлических материалов как объектов исследования
1.2 Нарушения периодичности кристаллической структуры
и их влияние на порошковую дифракционную картину.
1.3 Анализ интегральной ширины дифракционных линий.
1.4 Анализ формы профиля дифракционных линий.
1.5 Анализ интегральных интенсивностей дифракционных пиков.
1.6 Полнопрофильный анализ Ритвельда и его модификации.
1.7 Полнопрофильный анализ, основанный на использовании
моделей дефектных кристаллов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ к главе 1.
Глава 2. Разработка алгоритмов и программ для анализа
дифракционных картин нанокристаллических материалов.
2.1. Содержание главы.
2.2. Уточнение параметров кристаллической структуры
наночастиц.
2.3. Расчет рассеяния рентгеновских лучей
на одномерно разупорядоченном кристалле
2.4. Микродеформации в одномерно разупорядоченных структурах Обобщенный алгоритм учета мнкроискажений
2.5. Расчет рассеяния рентгеновских лучей на порошке
2.6. Описание программного обеспечения
2.6.1. Основные этапы расчетов
2.6.2. Модель структуры и расчет интенсивности рассеяния рентгеновских лучей от упаковки бесконечных слоев
2.6.3. Расчет интенсивности рассеяния от упаковки слоев
конечных размеров. Переход к порошку
2.6.4. Учет инструментальных фасторов.
2.6.5. Критерии сравнения экспериментальной и расчетной рентгенограмм. Уточнение модели
2.6.6. Расчет дифракционных картин для двухфазных систем.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ к главе 2.
Глава 3. Возможности метода моделирования одномерно
разупорядочениых структур для исследования различных
типов нарушений кристаллической решетки
3.1. Апробация программы моделирования дифракционных картин
нанокристаллических материалов.
,3.1.1. Уширенис рентгеновских дифракционных пиков вследствие
малых размеров частиц
3.1.2. Микродеформации.
3.1.3. Влияние дефектов упаковки на дифракционные картины металлов
с кубической плотнейшей упаковкой
3.2. Моделирование дифракционных картин когерентных
гетерогенных систем на примере металлического кобальта.
3.3. Моделирование дифракционных картин металлов,
находящихся в паракристаллическом состоянии.
3.4. Моделирование дифракционных картин графнтоподобных материалов
3.4.1. Представления о субструктуре квазиграфитовых материалов
3.4.2. Влияние количества слоев на положение линии
на дифракционной картине графита
3.4.3. Влияние дефектов чередования слоев на дифракционные
картины графитоподобных структур
3.4.4. Влияние тангенциальных отклонений слоев на дифракционные картины графитоподобных структур
3.4.5. Влияние нормальных отклонений слоев на дифракционные
картины графитоподобных структур
3.4.6. Модель структуры волокнистого углерода .
3.5. Генезис микроструктуры оксида цинка в процессе
механохимической активации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ к главе
Глава 4. Наноструктура метастабильных форм оксида алюминия и некоторых алюмосодержащих двойных оксидов со структурой шпинели
4.1. Метастабильиые состояния в оксидах как объекты
структурных исследований
4.2. Представления о структуре метастабильных форм
оксида алюминия
4.3. Низкотемпературные формы оксида алюминия, полученные терморазложением бемита, псевдобемита, байерита и гиббсита
4.3.1. Особенности дифракционных картин низкотемпературных
форм оксида алюминия
4.3.2. Приготовление образцов и их охарактеризование.
4.3.3. Наноструктура образцов низкотемпературных форм
оксида алюминия различного генезиса.
4.3.4. Моделирование дифракционных картин низкотемпературных
оксидов алюминия
4.3.5. Анализ особенностей уширення дифракционных пиков, наблюдаемого на рентгенограммах низкотемпературных
оксидов алюминия
4.3.6. Дефекты упаковки в плоскостях 1.
4.3.7. Дефекты смещения слоев в плоскостях 0 и 0.
4.3.8. Некоторые результаты анализа уширения рентгеновских дифракинонных пиков
4.3.9. Соотношение интенсивностей дифракционных пиков на рентгенограммах образцов для уА0з и гА0з.
4.3 О структуре хА0з
4.4. Атомная модель дефектов упаковки в низкотемпературных
оксидах алюминия и катнондефицитных шпинелях на их основе
4.4.1. Модель дефектов смещения слоев в плоскостях
4.4.2. Алюмомагниевая шпинель. Условия получения и выбор образцов для исследования
4.4.3. Уточнение структурных параметров.
4.4.4. Обсуждение результатов уточнения структуры.
4.5. Некоторые результаты исследования наноструктурного
устройства низкотемпературных оксидов алюминия
4.6. Трансформация структуры низкотемпературных оксидов
алюминия в процессе термического воздействия
4.7. Свсрхструкгура в бАОз
4.8. Алюмомарганцевая система.
4.8.1. Постановка проблемы
4.8.2. Приготовление образцов и методы исследования.
4.8.3. Генезис фазового состава.
4.8.4. Микроструктура алюмомарганцсвой фазы.
4.8.5. Результаты высокотемпературного дифракционного
исследования
4.8.6. Обсуждение результатов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ к главе
Глава 5. Исследование структуры метастабильных фаз оксида железа
5.1. Исследование упорядочения катионных вакансий в уРез.
5.1.1. Постановка задачи
5.1.2. Эксперимент на синхротронном излучении.
5.1.3. Результаты и их обсуждение.
5.2. Особенности строения метастабильной модификации
оксида железа III.
5.2.1. Постановка задачи
5.2.2. Получение протогематита термическим разложением кристаллических гидроксидов и солей и плазмохимическим методом.
5.2.3. Влияние механохимического воздействия па свойства иротогематита.
5.2.4. Строение протогематита.
5.2.5. Особенности наноструктуры образцов протогемашта,
полученных дегидратацией пластинчатого гетита.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ к главе
Глава 6. Исследование метастабильных состояний в некоторых двойных
и тройных оксидных системах со структурой перовскита.
6.1. Перовскиты.
6.2. Механохимический и механокерамический синтез двойных
оксидов со структурным типом перовскита и браунмиллсрита.
6.3. Структура твердых растворов в системе 1а1.хСахЕеОз.
6.4. Некоторые особенности формирования твердых растворов
в системе Еа1.хСахМпОз.
6.5. Особенности формирования реальной структуры перовскитов состава Ьа1.х,8гхСоОз5 в области морфотропного фазового
перехода.
6.5.1. Постановка задачи
6.5.2. Экспериментальные данные.
6.5.3. Обсуждение результатов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ к главе 6.
Глава 7. Структурный аспект метастабильных состояний
в нанокристаллических оксидах металлов нестехиомстрического состава
7.1. Постановка проблемы
7.2. Некоторые термодинамические представления
7.3. Вариа1ггы поведения неравновесной системы
7.4. Структурные механизмы стабилизации
неравновесных состояний. Классификация наноструктур
7.5. Границы существования нанокристалличсского состояния.
вещества.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Так, хаотически распрсделснныс прямые дислокационные линии, проходящие через весь кристалл, и дислокационные петли с радиусами, соизмеримыми с размерами кристалла, приводят к уширснию дифракционных пиков, в то время как дислокационные петли меньших радиусов могут приводить к ослаблению интенсивности 5образных брэгговских отражений и появлению интенсивного диффузного рассеяния. По мерс возрастания радиуса дислокационных нетель и их концентрации 5образныс брэгговские распределения перестают быть заметными, а интенсивность диффузного рассеяния сгущается в относительно узкие пики, воспринимаемые на практике как уширенные рентгеновские линии с той же интенсивностью, как в неискаженном кристалле. Дальнейший рост концентрации петель и их радиуса приводит к возрастанию ширины линий при неизменных интегральных интенсивностях , . Сильные искажения кристаллической решетки могут приводить к потере дальнего порядка, что может быть проинтерпретировано в терминах размеров областей когерентного рассеяния ОКР . Двумерные планарные дефекты. Рентгенографически этот тип нарушений проявляется в уширении дифракционных линий, однако, экспериментально значимые эффекты уширения наблюдаются только для достаточно маленьких частиц 0 0 нм в зависимости от разрешения дифрактометра. Следует подчеркнуть, что уже для частиц с размерами около 0 нм, т. Благодаря этому рентгенографический метод может быть использован и широко используется для определения размеров частиц ОКР во всем нанометровом диапазоне. Частицы помимо внешних границ могут содержать также внутренние границы, т. Обычно углы между направлениями главных осей кристалла в соседних блоках велики. ОКР для таких материалов сужаются до границ зерен. В качестве внутренних границ также могут быть рассмотрены дислокационные стенки, образованные сериями упорядоченных краевых дислокаций. В этом случае возникают блоки, разориентированные под малыми углами, а дислокационные стенки называются малоугловыми границами. Возникающее в данном случае уширение линий также удобно связывать с фрагментацией кристалла с уменьшением ОКР, хотя существует другой подход, описывающий данный эффект в терминах полей напряжений . Наличие малоугловых границ может приводить к дополнительному уширению дифракционных пиков, если углы разориентации очень малы и составляют от несколько минут до 1 2. В этом случае в условиях реального эксперимента конечная спектральная ширина используемого излучения, неидеальная геометрия съемки, расходящийся пучок и т. ОКР могут одновременно выполняться условия дифракции, но под слегка отличающимися углами. Это может приводить к разбиению кристалла на ОКР анизотропной формы, что в свою очередь проявляется в анизотропном уширении дифракционных пиков. Пример такого рода рассматривается нами в главе 3 для образцов подвергнутых механохимическоЙ активации. Наиболее сложным является анализ планарных дефектов, т. Гранин. Проявление таких дефектов на рентгенограмме может выражаться в уширении, смещении, появлении асимметрии, расщепления дифракционных пиков, причем в зависимости от индексов отражения, т. При высокой концентрации планарных дефектов и тенденции к их упорядочению возникают выраженные эффекты диффузного рассеяния увеличение интенсивности рассеяния диффузного фона, появление диффузных гало, пиков и т. Анализ таких дифракционных картин требует развития специальных методов. Основы некоторых подходов и наши собственные разработки будут изложены ниже. Подчеркнем отдельно еще раз, что все рассмотренные выше типы дефектов точечные, линейные, двумерные в том числе, границы зерен и трехмерные вызывают микродеформации кристаллической решетки, что приводит к дополнительному уширению дифракционных пиков в зависимости от типа мнкродеформаций и их величины. Как видно, большому многообразию различных кристаллических несовершенств соответствует ограниченный набор их рентгенографических проявлений. По выражению Гиньс, кристаллические несовершенства, часто являясь фактором первого порядка в определении физических свойств твердых тел, в то же время являются фактором только второго порядка в явлениях дифракции .

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.654, запросов: 121