现代分析测试技术第一章_热分析ppt课件.ppt

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1、第一章热分析技术ThermalAnalysis热分析是在程序控制温度下，测定物质的物理性质与温度关系的一类技术。程序控制温度，一般是指线性升温或线性降温，也包括恒温、循环或非线性升温、降温。也就是把温度看做是时间的函数：T=f(t)热分析技术必须满足下述三条标准1必须测量物质的某种物理性质。如：质量、热学、力学、电学、光学、磁学和声学等。因此，热分析技术所涉及的范围极其广泛。2测量的物理量必须直接或间接表示为温度关系。3测量的物理量必须在程控温度下测定。。最常用的三种热分析法1热重分析法TG(Themogravimetry)微商热重分析法DTG(Der

2、ivativeThermogravimetry)2差热分析DTA(DifferentialThermalAnalysis)3示差扫描量热分析法DSC(DifferentialScanningCalorimetry)第一节热重分析热重法(Thermo-gravimetry,简称TG)是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度关系的一种技术。一基本原理二仪器三热重（TG）曲线与微商热重(DTG)曲线四热重分析应用示例一基本原理利用物质在程序控温加热或冷却过程中，自身质量的变化去研究分析物质的结构、组成、性质等。利用加热或冷却过程中物质质量变化的特点，可以区别

3、和鉴定不同的物质。恒温（静态）热重法——在恒温下测定物质质量变化与时间的关系非恒温（动态）热重法——在程序控温下测定物质质量与温度的关系过程增重失重吸附√脱附√脱水/脱溶剂√升华√蒸发√分解√固固反应√固气反应√发生重量变化的主要过程故该方法又称为热失重二仪器热重分析仪（热天平）灵敏度在1ug,总量程为数百毫克操作温度为低温到1000℃变温速率可达数百℃/min对比：普通天平：静态称量；室温；大气中热天平：动态称量能改变试样温度气氛可以调节近代热天平的基本结构三热重（TG）曲线与微商热重(DTG)曲线1热重（TG）曲线由热重法记录的质量变化对温度的关系

4、曲线称热重曲线（TG曲线）以重量为纵坐标(由上到下质量减少)，以温度(或时间)为横坐标(从左到右增加)。m不随T变化的水平线段ab与cd称为平台，它分别相对应于固体A与固体B稳定存在的温度区间。曲线斜率发生变化的bc部分则表示已发生质量变化的反应，曲线的斜率变化越大，表明反应速率越快。两个平台之间的垂直距离可以计算该反应所发生的质量变化量或失重百分率，从而可以进行定量分析或反应历程的判断。理想的热重曲线实际热重曲线2．微商热重曲线(DTG曲线)TG曲线对时间(或温度)的一次微分所得曲线即DTG曲线。它表示质量（m)随时间（t)的变化率（失重速率）与温度

5、（或时间）的关系；相应地称以微商热重曲线表示结果的热重法为微商热重法。纵坐标为dW／dt(或dW／dT)，从上到下表示减少。横坐标为温度T或时间t，自左至右表示增加。DTG曲线上出现的各种峰对应着TG曲线上的各个重量变化阶段。峰的面积与样品对应的重量变化成正比。DTG曲线上的峰顶点与TG曲线的拐点相对应DTG曲线上的峰数与TG曲线的台阶数相等DTG曲线峰面积与失重量成正比DTG曲线的特点：（1）能精确反映出起始反应温度、最大反应速率温度和反应终止温度(相对来说，TG曲线对此就迟钝的多）；（2）能精确区分出相继发生的热重变化。在TG曲线上，对应于整个变化

6、过程中各阶段的变化相互衔接而不易区分开，而同样的变化过程在DTG曲线上能呈现出明显的最大值，可以以峰的最大值为界把一个热失重反应分成两部分。故DTG能很好地区分出重叠反应，区分各反应阶段。（3）DTG曲线的峰面积精确地对应着变化了的样品重量，因而较TG能更精确地进行定量分析。3．影响TG/DTG曲线的因素(1)气氛：如在CO2气氛中、空气中或N2气氛中，物质的反应温度会有较大变化。静态气氛：惰性气氛无影响；若气氛中含有与产物相同的气体，抑制反应进行，导致分解速率下降，反应时间延长，使分解温度升高；动态气氛：惰性气体会将气体产物带走而是分解加快；气氛中含

7、有与产物相同的气体时，使起始反应温度升高并改变反应速率。(2)试样量：热传导会在试样内形成温度梯度，试样的起始量越大，温差越大，气体产物的扩散也会受影响。最好的办法是根据天平的灵敏度，尽可能使用少量试样。(3)试样粒度：粒度小的比粒度大的试样热分解温度低。(4)试样皿（坩埚）试样皿的材质：玻璃、铝、陶瓷、石英、金属等；坩埚的大小和形状应注意试样皿对试样、中间产物和最终产物应是惰性的；试样和试样皿之间不能发生反应：如聚四氟乙烯类试样不能用陶瓷、玻璃和石英类皿，因相互相会形成挥发性碳物质；白金试样皿不适宜做含磷、硫或卤素的聚合物的试样皿，因白金对该类物质有

8、加氢或脱氢活性。四热重分析应用示例只要物质受热时发生质量的变化，就可以用热重法来研究其变化过程