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Co-V-R化合物的晶体结构及最大熵研究

作　者: 陈晓剑
导　师: 周怀营；饶光辉
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: σ相 X射线粉末衍射结构模型最大熵法电子密度分布图
分类号: TB383.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文主要应用X射线粉末衍射的方法对Co₄₀V_60-2xLa_x化合物以及Co₃₅V₆₀Nd_2.5化合物的晶体结构进行了研究。同时,在精修的基础上对粉末数据进行差值傅里叶变换并得到差值傅里叶变换图谱,通过对图谱的分析建立三种结构模型。利用里特沃尔德精修的方法对稀土La在Co-V基σ相的占位情况进行详细的分析。最后,我们利用Prima程序对Co₄₀V_60-2xLa_x化合物和Co₃₅V₆₀Nd_2.5化合物的粉末数据进行最大熵计算,得到三维电子密度分布图。实验采用电弧熔炼法制备Co V La化合物。X射线衍射实验证实了所有Co₄₀V_60-2xLa_x金属间化合物都形成了σ相单相结构,晶胞参数a,c和晶胞体积V的值都随着稀土La元素成分的增加而线性减小。同时,我们可以得出稀土La元素的添加使的Co₄₀V_60-2xLa_x的晶胞参数略大于其对应的二元合金的晶胞参数。利用CoV二元结构模型的精修数据对其做差值傅里叶变换,我们得到了差值傅里叶变换图谱。从该图谱的Z=0.5和Z=1截面中,我们可以观察到4f和4g位置存在较明显的电子密度。这为我们建立结构模型提供了依据。同时,通过差值傅里叶变换,我们能够清晰直观的观察到晶体内部电子密度分布。通过对三种结构模型的修正,我们对稀土La在σ相的占位情况有了进一步的了解。相对于4f和4g结构模型,空位模型的实验值与计算值两者能够很好的匹配,同时我们通过精修所得的占有率计算出的配比成分与实际配比成分相近。说明通过修正后的结构模型较4f和4g结构模型更加合理。空位模型的提出有助于我们对稀土在σ相中的分布情况有了清晰的认识。最后,我们利用最大熵法计算得出Co₄₀V_60-2xLa_x的三维电子密度分布图,通过三维电子密度分布图,我们可以清晰地看到晶体内部电子密度的分布情况。对于4f和4g位置,我们可以较明显的看到电子密度分布,说明附近原子的外层电子在4f和4g位置发生重叠。对于密排面上电子密度分布的相互交叠,我们可以认为虽然σ相是电子化合物,但是部分原子之间还是以共价键的形式结合。采用铜模吸铸法制备Co₃₅V₆₀Nd_2.5化合物。X射线衍射图谱表明所制备的样品也形成了σ相结构。利用CoV二元结构模型的精修数据得到了差值傅里叶变换图谱并建立4f,4g和空位三种结构模型。通过里特沃尔德精修,我们确定了稀土Nd在Co₃₅V₆₀Nd_2.5化合物中的占位情况。最后我们利用最大熵法计算得出Co₃₅V₆₀Nd_2.5的三维电子密度图。由三维电子密度图可知,σ相中的部分原子之间以共价键的形式结合。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 稀土―过渡金属化合物系列磁性材料  8-9
  1.2 CaCu_5型衍生结构稀土金属间化合物  9-14
    1.2.1 RT_5型稀土过渡金属间化合物的晶体结构  11-12
    1.2.2 RT_7型稀土过渡金属间化合物的晶体结构  12-13
    1.2.3 Zr_4A1_3金属间化合物的晶体结构  13
    1.2.4 σ相体系金属间化合物的晶体结构  13-14
  1.3 σ相体系金属间化合物的研究进展  14-17
  1.4 本文的研究内容和意义  17-19
第二章基本理论与实验方法  19-31
  2.1 样品制备  19-20
  2.2 物相表征方法与原理  20-24
    2.2.1 多晶粉末衍射法晶体结构测定  20-21
    2.2.2 粉末衍射数据的指标化  21
    2.2.3 Rietveld全谱拟合法修正晶体结构  21-24
  2.3 最大熵法原理  24-31
第三章 Co-V-La化合物的晶体结构  31-50
  3.1 引言  31
  3.2 材料制备及实验方法  31-32
  3.3 Co-V-La化合物的二元结构模型  32-35
  3.4 Co-V-La化合物的差值傅里叶变换  35-36
  3.5 Co-V-La化合物的结构模型  36-47
    3.5.1 4f结构模型  36-40
    3.5.2 4g结构模型  40-44
    3.5.3 空位模型  44-47
  3.6 Co-V-La化合物的电子密度分布图  47-49
  3.7 本章小结  49-50
第四章 Co-V-Nd化合物的晶体结构  50-58
  4.1 引言  50
  4.2 材料制备及实验方法  50-51
  4.3 Co_(35)V_(60)Nd_(2.5)化合物的二元结构模型  51-52
  4.4 Co_(35)V_(60)Nd_(2.5)化合物的差值傅里叶变换  52
  4.5 Co_(35)V_(60)Nd_(2.5)化合物的结构模型  52-56
    4.5.1 4f结构模型  52-53
    4.5.2 4g结构模型  53-55
    4.5.3 空位结构模型  55-56
  4.6 Co_(35)V_(60)Nd_(2.5)化合物的电子密度分布图  56-57
  4.7 本章小结  57-58
第五章总结与展望  58-60
  5.1 本研究的主要结论与创新点  58-59
  5.2 本研究的意义与展望  59-60
参考文献  60-65
致谢  65-66
作者在攻读硕士期间主要研究成果  66

Co-V-R化合物的晶体结构及最大熵研究

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