最新热重分析原理及方法介绍全解教学讲义ppt课件.ppt

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1、热重分析原理及方法介绍全解热分析概述定义热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一类技术。国际热分析协会ICTA（InternationalConfederationforThermalAnalysis)所谓“程序控制温度”是指用固定的速率加热或冷却，所谓“物理性质”则包括物质的质量、温度、热焓、尺寸、机械、电学及磁学性质等。ICTA对热分析技术的分类(9类17种）物理性质分析技术名称简称物理性质分析技术名称简称1.质量1）热重法TG3.热焓9)差示扫描量热法DSC2）等压质量变化测定4.尺寸10)热膨胀法3)逸出气体检测EGD5.力学特性11

2、)热机械分析TMA4)逸出气体分析EGA12)动态热机械分析DMA5)放射热分析6.声学特性13)热发声法6)热微粒分析14)热声学法2.温度7)加热曲线测定7.光学特性15)热光学法8)差热分析DTA8.电学特性16)热电学法9.磁学特性17)热磁学法热重曲线（TG曲线）由TG实验获得的曲线。记录质量变化对温度的关系曲线。纵坐标是质量（从上向下表示质量减少），横坐标为温度或时间。TG特点:定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率，不管引起这种变化的是化学的还是物理的。微商热重曲线（DTG曲线）从热重法可派生出微商热重（DerivativeThermo

3、gravimetry）,它是TG曲线对温度（或时间）的一阶导数。纵坐标为dm/dt，横坐标为温度或时间基本原理TG与DTG的测量都要依靠热天平，主要介绍热天平及热重测量的原理。热天平是实现热重测量技术而制作的仪器，它是在普通分析天平基础上发展起来的，具有一些特殊要求的精密仪器：（1）程序控温系统及加热炉，炉子的热辐射和磁场对热重测量的影响尽可能小；（2）高精度的重量与温度测量及记录系统；（3）能满足在各种气氛和真空中进行测量的要求；（4）能与其它热分析方法联用。根据试样与天平横梁支撑点之间的相对位置，热天平可分为下皿式，上皿式与水平式三种。热天平种类热天平测量

4、原理当天平左边称盘中试样因受热产生重量变化时，天平横梁连同光栏则向上或向下摆动，此时接收元件（光敏三极管）接收到的光源照射强度发生变化，使其输出的电信号发生变化。这种变化的电信号送给测重单元，经放大后再送给磁铁外线圈，使磁铁产生与重量变化相反的作用力，天平达到平衡状态。因此，只要测量通过线圈电流的大小变化，就能知道试样重量的变化。设试样质量为m，则其所受重力为F1=mg，而线圈中电流I在磁场作用下对磁铁的作用力为：F2=nBI(n为线圈匝数，B为磁场强度)，天平平衡时，若将此电流输送给记录仪记录下来，可获得试样质量随温度的变化曲线，即TG曲线。热重与微商热重曲

5、线TG曲线：理想的TG曲线是一些直角台阶，台阶大小表示重量变化量，一个台阶表示一个热失重，两个台阶之间的水平区域代表试样稳定存在的温度范围，这是假定试样的热失重是在某一个温度下同时发生和完成。但实际过程并非如此，试样的热分解反应是有一个过程的，在曲线上表现为曲线的过渡和斜坡，甚至两次失重之间有重叠区。AB段：热重基线B点：Ti起始温度C点：Tf终止温度D点：Te外推起始温度，外推基线与TG线最大斜率切线交点。DTG曲线上出现的各种峰对应着TG线的各个重量变化阶段。DTG曲线的优点能准确反映出起始反应温度Ti，最大反应速率温度Te和Tf。更能清楚地区分相继发生的

6、热重变化反应，DTG比TG分辨率更高。DTG曲线峰的面积精确对应着变化了的样品重量，较TG能更精确地进行定量分析。能方便地为反应动力学计算提供反应速率（dm/dt）数据。DTG与DTA(差热分析）具有可比性，通过比较，能判断出是重量变化引起的峰还是热量变化引起的峰。TG对此无能为力。例：含有一个结晶水的草酸钙的TG曲线和DTG曲线CaC2O4·H2O→CaC2O4+H2O（100-200℃，失重量12.5%）CaC2O4→CaCO3+CO（400-500℃，失重量18.5%）CaCO3→CaO+CO2（600-800℃，失重量30.5%）影响热重法测定结果的因

7、素一、仪器因素二、试样因素升温速率炉内气氛记录纸速支持器及坩埚材料炉子的几何形状热天平灵敏度试样对热重分析的影响很复杂试样用量、粒度(1)升温速率对热重法影响比较大。升温速率越大，所产生的热滞后现象越严重，往往导致热重曲线上的起始温度Ti和终止温度Tf偏高。虽然分解温度随升温速率变化而变化，但失重量保持恒定。中间产物的检测与升温速率密切相关，升温速率快不利于中间产物的检出，因为TG曲线上拐点变得不明显，而慢的升温速率可得到明确的实验结果。热重测量中的升温速率不宜太快，一般以0.5-6℃/min为宜。(2)气氛的影响热重法通常可在静态气氛或动态气氛下进行测定。在

8、静态气氛下，如果测定的是一个可逆的分解