王常春，花扬扬

(吉林化工学院 理学院，吉林 吉林 132022)

过渡金属硼化物由于具有很多优良的物理化学性质，例如：高导电性、高硬度、耐磨、耐腐和高抗压缩性等，而被广泛应用为多功能硬质材料[1-4].然而在过渡金属硼化物的合成中，经常需要硼过量才能合成出等化学计量比的样品[5-8].这就导致有些具有相同XRD衍射峰样品的晶体结构很难确定.例如WB2和W2B5具有相同的XRD衍射峰[9-10].两种材料的晶体结构中，W2B5的晶体结构中只比WB2多了一个B4原子占位.然而在XRD测试中这个原子占位却测不出来.因为轻元素原子对X光的散射不明显.如果想测出区别需要利用中子衍射才能测出，中子衍射测试复杂且昂贵.因此，前期人们一直认为被合成出来的WB2是W2B5.此外，在过渡金属氮化物中也同样存在很多具有争议的晶体结构尚未确定.如果能找到一种简单的方法来区分两种有争议物质具有重要的意义.

1 实验部分

2 结果与讨论

2.1 XRD数据分析

首先对合成样品进行XRD测试，测试结果如图1所示.从图中可看出合成样品的XRD峰与PDF卡片中WB2和W2B5两种样品的XRD峰相同.为了确定合成的样品是哪种材料，尝试了对衍射数据进行XRD精修处理.图2为以WB2为导入晶体结构的XRD精修图.图3为以W2B5为导入晶体结构的XRD精修图.图4为WB2和W2B5的晶体结构图.从图中可以看到，利用两种晶体结构进行精修结果基本没有差别.表1为利用两种结构进行精修得到的参数.从表中可以看到，两种结构的精修数据都是复合标准的.因此，利用XRD精修不能确定样品的晶体结构.

Two Theta(deg.)图1 合成样品的XRD测试图

Two Theta(deg.)图2 WB2为导入晶体结构的XRD精修图

Two Theta(deg.)图3 以W2B5为导入晶体结构的XRD精修图如图

左侧为W2B5的晶体结构图右侧为WB2的晶体结构图图4 样品的晶体结构图

表1 结构精修所得实验参数

2.2 理论计算数据分析

图5 两种晶体结构密立根电荷分布图

2.3 XPS数据分析

XPS测试能够分析样品表面原子的结合能.通过分析原子结合能的大小可以分析此原子的价态.样品的XPS测试数据如图6所示.

Blnding onorgy/eV(a)为W元素的4f轨道X射线光电子能谱图

Blnding onorgy/eV(b)为B元素的1s轨道的X射线光电子能谱图图6 计算所得XPS数据图

3 结 论

利用高温高压法合成了具有争议晶体结构的WB2.通过XRD精修发现，利用两种晶体结构作为导入晶体结构都能得到较好的精修结果，说明利用XRD精修不能确定晶体的结构.利用理论计算确定了两种不同晶体结构中硼原子的价态数.并且利用XPS测试确定了合成样品中具有3种不同硼原子的价态，说明合成的样品为WB2.