XRD

玻璃态 ZIF-62 金属有机框架样品的 PDF 分析

非晶态材料的对分布函数（PDF）分析

对分布函数（PDF）分析是一种强有力的技术，用于探究玻璃等非晶态材料中的短程原子有序性。

配备高能钼靶 X 射线光源与 LYNXEYE HE 探测器的 D8 ADVANCE HE 衍射仪，是利用对分布函数（PDF）分析开展局域结构研究的最佳平台。钼靶 X 射线波长较短（0.71 Å），可采集至高动量转移值（Q 最高可达约 17 Å⁻¹），这是获得高质量对分布函数数据的关键条件。

利用钼X射线源研究玻璃态ZIF-62金属有机框架样品

ZIF-62 是一种混合配体金属有机框架（MOF），通用化学式为 [Zn(im)1.75(bim)0.25]（im 代表 咪唑根配体，bim =代表苯并咪唑根配体）。绝大多数金属有机框架受热会发生分解，而 ZIF-62 与之不同：在约 400 ℃（具体温度随配体配比变化）下会发生熔融相变，温度升至更高（约 550 ℃）后才出现热分解。将熔融态冷却后，熔体固化形成玻璃态材料，其内部由四配位锌阳离子与咪唑根阴离子相互桥连，构成无序网络结构

由于其固有的微孔性——这与晶体母体材料有显著差异——MOF玻璃正受到越来越多的关注，并被认为在气体分离领域具有应用前景。因此，同时了解其结晶态和玻璃态结构对于建立结构与性能之间的联系至关重要。

方法、结果与讨论

晶态与玻璃态 ZIF-62 粉末样品装入直径为 1.0 毫米的玻璃毛细管中。采用 D8 ADVANCE HE 型 X 射线衍射仪采集适用于对分布函数（PDF）分析的测试数据，该设备配备钼靶密封 X 射线光源、聚焦戈贝镜、毛细管样品台以及 LYNXEYE HE 探测器。此探测器搭载碲化镉（CdTe）传感芯片，对高能射线具备极高探测效率，仅需 18 小时即可采集得到高质量、低噪声的完整数据集。

借助 DIFFRAC.EVA 软件内置的 PDF 处理工具生成对分布函数（PDF）；该工具通过半经验与半物理双重校正算法，获得样品的相干散射信号。软件操作流程直观，配套可视化实时反馈功能，只需少量参数设置，就能快速生成具备物理意义的PDF曲线

图 2 为晶态与玻璃态 ZIF-62样品的对分布函数叠加图。在原子间距小于约 8  Å的区间内，两条曲线几乎完全重合，说明玻璃态材料中锌原子的局域四面体配位结构得以保留；而在更大原子间距（大于 10  Å）处，玻璃态样品的对分布函数信号衰减至零，体现其长程有序结构消失。

图 3 展示了 DIFFRAC.EVA 软件中原子配对直方图工具的应用。该工具可基于数据库内全部晶体结构，计算元素原子对间距分布曲线，有助于对 PDF 谱峰进行归属标定。以锌 - 氮（Zn–N）直方图（绿色曲线）为例，其峰值位于 2.1 Å附近，说明该键长是大量晶体结构中普遍存在的 Zn–N 键特征间距。该峰值与实验 PDF 曲线中 2.1 Å处的特征峰重合，对应 ZIF-62 骨架内部 Zn 与 N 原子间的原子关联信号。