PDF(Pair Distribution Function，对分布函数)分析是一种基于全散射数据(Bragg散射 +
漫散射)的结构表征方法，通过傅里叶变换得到实空间中的原子对距离分布函数
G(r)。它不依赖长程周期性，因此能同时覆盖晶态、非晶态、纳米晶和液态材料，特别适合解析"XRD 看不清、EXAFS 只针对单一元素"的那部分结构问题。
适用场景
1. 非晶/玻璃/液态材料
这是 PDF z经典的战场。非晶材料没有布拉格峰，XRD 只能给出宽包，而 PDF
可以直接给出短程配位距离、配位数和原子位移参数，揭示非晶态中的局部有序团簇结构。
2. 纳米材料(<10 nm)
纳米颗粒衍射峰严重宽化，XRD 难以精修结构。PDF
可以从峰宽衰减中提取颗粒尺寸、表面原子配位缺失、核壳结构等信息，对纳米合金、量子点、纳米氧化物等体系特别有效。
3. 缺陷晶体与局部畸变
当材料整体晶体结构已知，但存在点缺陷、空位、掺杂畸变、Jahn-Teller 畸变或局部应变时，XRD 只能看到平均结构，PDF
能捕捉这些偏离平均结构的局部畸变，并与宏观性能(如热电 ZT、离子电导率)建立关联。
4. 储能电池材料
电极材料：硬碳负极的短程石墨微晶结构、层间距分布;
离子嵌入/脱出：充放电过程中局域结构的动态演化，如氧空位形成、过渡金属迁移;
固态电解质：离子传导通道的局域配位环境和无序度。
5. 催化材料
单原子/双原子催化剂：确认金属位点的配位构型(如 M-N、M-O 键长)，区分单分散位点与纳米团簇;
负载型催化剂：通过差分 PDF(d-PDF)扣除载体信号，分离出低含量活性相的结构贡献;
原位/operando 追踪：监测反应条件下催化剂表面重构、合金化/去合金化、颗粒长大等动态过程。
6. MOF/COF/多孔材料
解析框架局部畸变、缺陷位点、孔道扭曲、客体分子在孔内的排列方式，以及金属节点的配位不规则性。
7. 聚合物与有机材料
用于解析聚合物的短程链堆积、非晶药物成分鉴定、有机-无机杂化材料的局域连接方式。
与 XRD、EXAFS 的定位关系
vs XRD：XRD 看长程平均结构，PDF 看短程局域结构。XRD 峰宽化时，PDF 是更好的选择。
vs EXAFS：EXAFS 是元素选择性的，只针对某一吸收原子周围;PDF
是全元素贡献的，给出整体原子对分布，但对轻元素敏感度较低。两者互补而非替代。
实验条件要求
高质量 PDF 数据需要覆盖大 Q 范围(Qmax 通常 ≥ 25–30 Å⁻¹)，因此依赖高能短波长 X 射线(同步辐射或实验室 Ag/Mo
靶)或中子源。 数据校正(背景、吸收、多重散射等)和结构模型拟合(PDFgui、DiffPy-CMI 等)是分析的关键环节。