導(dǎo)讀

什么叫金屬,？這么簡單的問題還要問嗎！可是最近“經(jīng)驗豐富”的Analyzer就在這個問題上栽了跟頭,。且看其詳,。

且說Analyzer身處實驗室，也算是上至月壤,，下至海底錳結(jié)核,，至剛?cè)缃饎偸寥崛缁?，貴如珍珠,，棄若固廢，各行各業(yè),，各種材料都見識過,?？蛇@次就栽在普普通通的金屬材料上了，一時大意把不是金屬的材料竟當(dāng)作了金屬,。這個讓人翻車的家伙就是↓

各位請看,，它外觀是不是具有光澤，而且沉甸甸,，敲擊有金屬聲,，活脫脫就是個金屬塊?？墒邱R上翻車就來了，一時大意的Analyzer拿它到PDA上一打,，竟然“啞火”了,，激發(fā)不了！PDA是島津光電直讀光譜儀的簡稱,，它以電弧方式激發(fā)導(dǎo)電樣品中的光譜信號,，可進行快速而準(zhǔn)確的元素分析。眾所周知,，導(dǎo)電是金屬的特性,，難道這個樣品不是金屬？

PDA-7000光電直讀光譜儀

啞火讓人惱火,，不過更要緊的是弄清它激發(fā)不了的原因,。一旁的萬金油能量色散X射線熒光光譜儀(EDX)早就興奮地張大了嘴，“快到碗里來,，我這兒不需要樣品能導(dǎo)電,！”EDX測試的結(jié)果給出了“啞火”的原因——這塊樣品中雖然含有鈷鎳鐵這些金屬元素，但還有高達15%的硫,！難怪PDA不能激發(fā),，原來真不是金屬！可它明明長著一張金屬臉呀,。

EDX-7000能量色散X射線熒光光譜儀測試狀態(tài)

表1 EDX的元素分析結(jié)果

Analyzer的好奇心達到頂峰,，開始了一系列的探究行動。先切下來小塊,，看看露出的截面,，顯微鏡下，更富有金屬光澤了,。

顯微鏡下截面照片

在元素成分結(jié)果中,，與金屬最不相襯的就是這個硫元素了，它以什么形態(tài)存在于樣品中呢,？先從原子的空間排布入手,，讓X射線衍射兄看看,。

XRD-7000 X射線衍射儀

XRD結(jié)果表明：

1）樣品中存在Ni3S2和(CoFeNi)9S8；

2）(CoFeNi)9S8推測是Co9S8中的部分Co被FeNi取代,；

3）Fe,、Co和Ni可能形成了固溶體；

4）可能存在少量CoO,；

5）未觀察到CoS類的化合物,；

物相結(jié)果顯示，樣品以Ni3S2和(CoFeNi)9S8為主,，即硫化物,。這一結(jié)論也通過X射線光電子能譜XPS中元素價態(tài)的測試結(jié)果得到了確認(rèn)。

島津AXIS Supra型光電子能譜儀

XPS結(jié)果表明：

1）Co,，Ni存在金屬態(tài)與+2態(tài),；

2）Fe受俄歇干擾嚴(yán)重，仍能判定有金屬態(tài)存在,；

3）S主要以硫化物形式存在,，也有少量亞硫酸鹽類氧化態(tài)，推測為表面自然氧化所致,。

出動了四個幫手,，Analyzer才終于弄清了這個樣品的成分，把翻的車給拖回來了,，也長了教訓(xùn),，原來并不是具有光澤、密度大,、敲擊錚錚然的就是金屬,。金屬的定義是——具有光澤和導(dǎo)熱性導(dǎo)電性可延展性的物質(zhì)。雖然光澤可以肉眼觀察,，但導(dǎo)熱性,、導(dǎo)電性和延展性卻不是第一眼就能了解，因此我們常常以掂量輕重,、敲敲打打這些經(jīng)驗來判斷,，但終究不可靠，遇上這樣的特殊材料就不靈了,。

這么奇怪的材料來自哪里呢,？細心的親們大概發(fā)現(xiàn)了，Ni,、Co這些都是現(xiàn)在熱門的鋰電池正極材料中的重要元素,。三元正極材料中Ni、Co,、Mn來源也是對應(yīng)的有色礦,，而將這些元素從礦物中提取出來有各種工藝,，冶金上分濕法和火法。我們這塊樣品就是典型的火法產(chǎn)物,，礦物中的Ni,、Co、S等元素在高溫下形成了Ni3S2和(CoFeNi)9S8等形態(tài),，它們也具有金屬的光澤,，不經(jīng)意間就讓Analyzer吃一塹長一智，又增了見識,。