XRD在废旧脱硝催化剂晶型测试领域的研究

2015-12-21闫力大唐南京环保科技有限责任公司江苏南京211111

化工管理 2015年8期

闫力(大唐南京环保科技有限责任公司，江苏南京 211111）

近年，随着我国对环境治理工作的加强。脱硝催化剂被广泛应用到燃煤电厂脱硝工程中来，随着脱硝产业的发展壮大，火电厂烟气脱硝产品越来越多，同时，废旧脱硝催化剂的回收处理被提上日程。在处理时，需要对废旧脱硝催化剂晶型进行研究，区分金红石型、锐钛矿型的组成结构，从而为后续回收处理提供技术支撑。

X射线衍射法是应用于晶型测试领域的一中成熟的测试方法。但在应用中大家总会遇到压片失败、出不了峰或峰型错位等问题。笔者通过十多年的测试研究，发现，通过对样品细化处理、参数调整等措施，可较好的解决出峰困难问题。现将此种方法总结介绍于下，以供同行交流学习。

1 XRD衍射测试原理

X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，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

布拉格衍射示意图

减弱。由于大量粒子散射波的叠加，互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。

满足衍射条件，可应用布拉格公式:2dsinθ=nλ

应用已知波长的X射线来测量θ角，从而计算出晶面间距d，这是用于X射线结构分析；另一个是应用已知d的晶体来测量θ角，从而计算出特征X射线的波长，进而可在已有资料查出试样中所含的元素。

2 测试中存在问题

我们在进行脱硝催化剂原材料钛白粉晶型测试时，选择方法小比表面积钛白粉和大比表面积钛白粉.dql,出峰正常，在进行废旧催化剂测试时，按照正常测试程序进行样品处理（样品研磨至全部通过200目筛）后上机测试，选择方法chengpin.dql，不出峰。

为此，笔者经过大量的实践研究。经过对样品预处理、测试方法调整等方面的大量实验分析。经过样品研磨、方法选择、试验参数调整等措施，较好的解决了以上问题，现就该方法介绍如下。

2.1 样品准备

选取具有代表性的测试样品，将样品研磨之全部通过360目筛，取适量样品待用。

2.2 样片制备

2.2.1 用钥匙取适量制备好的样品于有机玻璃样品盘中间的槽里，另取一块载玻片，用载玻片轻轻将样品压紧，将高出样品架表面的多余粉末刮去，如此重复几次使样品表面平整无裂痕。

2.2.2 将样品盘边缘的样品刮掉，擦干净即可进行测试。

备注:有机玻璃样品盘用完洗净后，自然晾干即可，勿放入烘箱内烘干，会造成样品盘变形使其在仪器内影响测试；制样时用力要均匀，不可力度过大，以免形成粉粒定向排列；样品一定要刮平无裂痕，且与样品盘表面高度一致，否则引起测量角度和对应d值偏差。

2.3 样品测试

2.3.1 测试仪器

BRUKER D4 Endeavor

2.3.2 测试

正常开机后进行以下操作

2.3.2.1 仪器预热

运行D4 tools硬件监测程序，单击“Online Status”→点击Online Refresh ON/OFF按钮→仪器自动将硬件信息传入软件。预热X射线:单击左侧菜单栏中X-RAY分支，进入X射线硬件参数界面。单击菜单Utilities→X-RAY utilities→Tube Condi⁃tioning ON/OFF，预热开始。X-RAY从20KV升至50KV后，再跌至20KV则表示X射线预热完成，单击Tube Conditioning ON/OFF，将预热关闭。

2.3.2.2 进样机械系统初始化精确定位

双击运行桌面上XRD Commander测量程序软件，在Adjust(左下角)界面下→单击Init SC按钮→一般30秒到1分钟后初始化完成，界面左侧θ，2θ角度值的小数点位置从无到出现。

2.3.2.3 样品测试

输入样品位置，例:A1→单击“load”按钮，将Adjust界面左侧框内的“√”全部去除，在界面左侧设置X射线功率与电流。测试参数依次设置为

①X射线探测器起始角度:20°

②X射线探测器终止角度:80°

③X射线探测器角度增量:0.02°

④X射线扫描速率频率:0.5Sec/Step

⑤X射线扫描方式:Locked Coupled

⑥电压电流:不同型号的仪器设置也不同，适当增加电压可使出峰更加明显，但电压过大会损坏仪器,建议40kV、40mA。

红色为40kV，40mA。灰色为40kV，100mA。可见电流设置较大，出峰较明显。（见下图）