油菜秸秆的XRD分析在《多晶材料X射线衍射——实验原理,方法和应用》一书中,列举了很多种用XRD来测量结晶度的方法,但是,实际操作起来,还有没有列入的具体操作方法。下面是一种油菜秆的结晶度测量方法。这个图有它的特点:首先,在20度左右是峰顶位置,其次,它的主要特点是在18度左右有一个辅峰,认为它是非晶峰的峰顶,其高度即非晶散射强度,而20度的峰顶则是整个谱的总强度。测量出两个位置的高度,可以粗略地计算出结晶度来。下面是它的计算原理。纤维素在木材细胞壁中呈微纤丝状,略成平行排列。经XRD研究,纤维素是由结晶区和无定形区连接而成的二相体系,在结晶区内,纤维素分子排列具有一定的规则性,呈现清晰的衍射图,其结晶结构属于单斜晶系。结晶区和无定形区无明显的界限,彼此间的过渡是渐变的。结晶度是描述纤维素超分子结构的一个重要参数,木质材料通常随结晶度的增加,纤维抗拉强度、杨氏模量、硬度、密度及尺寸稳定性等随之增加,而保水值、伸长率、染料吸着度、润胀度及化学反应性均随之降低。因此,纤维素的结晶度对于木质纤维材料的加工利用有一定的参考价值。测定纤维素相对结晶度有多种方法,主要有FTIR法、XRD法、反相色谱法、密度法、核磁共振法和DSC分析法。同一种聚合物的结晶度因测定方法不同而差异很大。其中,XRD法是研究物质结晶结构十分重要的方法。XRD结晶度分析X射线衍射条件:Cukα辐射,管压40kV,管流250mA,狭缝DS=SS=1°,步长O.02°,扫描速度8°/min,扫描范围5°~60°,采用Origin软件分析,Turley法计算木材结晶度公式:C=(I002-Ia)/I002*100%式中:CrI:结晶度:I(002):(002)面晶格衍射角的极大强度,任意单位;Ia:代表2θ角近于18°时非结晶背景衍射的散射强度,与I(002)单位相同.微晶大小的测定在不考虑晶体点阵畸变的影响条件下,无应力微晶尺寸可以由谢乐公式计算L002=Kλ/β/cosθ式中:L(002).垂直于反射面(002)方向微晶的尺寸(A);K:球形因子,值为0.9到1.0,测定纤维素的微晶尺寸时,常取O.94:λ使用的波长,一般为1.54;β:半峰宽;O:峰值横坐标的一半。(002)面即2θ=22°和(040)面即2θ=35°是纤维素两个常用的重要晶面。(002)面的X射线衍射强度较高,而在(040)面的X射线衍射峰强度较低,这是因为纤维素内葡萄糖分子在平面上平行于(002)面。2θ=18°附近出现的波谷,为无定形区衍射强度。需要说明的是,这是一种比较粗糙的和比较原始的方法。首先来说,用峰高度来表示散射强度本身就是一种近似。计算出来的结晶度是比较粗糙的,精度没有经过分峰得到的峰面积高。另外,在计算L002时用了整个峰的半高宽,而不是经过分峰后得到的半高度,还有,没有扣除仪器宽度(此时仪器宽度相对就很微小了,确实可以忽略)。反过来说,虽然,很多东西可以理论上讲得很好,还不如用粗略的方法来做近似处理。结晶度的计算本身就只具有相对性,用粗略的方法来处理未必得到的结果就差很多。所以,我觉得这种操作方法还是可取的。