熱重-差熱聯(lián)用熱分析.pdf

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1、實驗11熱重-差熱聯(lián)用熱分析中山大學(xué)理工學(xué)院　材料物理實驗室一、概述?熱分析是“在程序溫度下，測量物質(zhì)的物理性質(zhì)隨溫度變化的一類技術(shù)”。——國際熱分析協(xié)會（ICTA）幾種主要的熱分析法及其測定的物理化學(xué)參數(shù)幾種主要的熱分析法及其測定的物理化學(xué)參數(shù)二、熱重法（TG）原理￠熱重法（Thermogravimetry，TG）是在程序控制溫度下，測量物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度（或時間）變化關(guān)系的一種技術(shù)。lepFurnacemSaBalance常規(guī)天平：靜態(tài)稱量，溫度室溫，氣氛空氣；熱天平：動態(tài)稱量，溫度可變，氣氛可變。熱重曲線45℃CuSO·5H

2、O→CuSO·3HO+2HO↑42422100℃CuSO·3HO→CuSO·HO+2HO↑42422212℃CuSO·HO→CuSO+HO↑4242TG曲線的信息：樣品及其五水硫酸銅的熱失重曲線中間產(chǎn)物的組成，熱穩(wěn)定（10.8mg，靜態(tài)空氣，性，熱分解及生成的產(chǎn)物10℃/min）等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息。微商熱重曲線（DTG）微商熱重法（DerivativThermogravimetry，DTG）或稱導(dǎo)數(shù)熱重法：記錄TG曲線對溫度（或時間）的一階導(dǎo)數(shù)的一種技術(shù)。DTG曲線特點：￠精確反映出每個失重階段的起始反應(yīng)溫度、最大反應(yīng)速率溫度

3、和反應(yīng)終止溫度；￠DTG曲線的峰面積與TG曲線上對應(yīng)的失重量成正比；￠當TG曲線對某些受熱過程出現(xiàn)的臺階不明顯時，利用DTG曲線能明顯區(qū)分。熱重法可檢測的變化過程TG物理變化化學(xué)變化升華、汽化、吸固體氣體固體固體＋氣體附、解吸、吸收12固體＋氣體固體12固體＋固體固體＋氣體123只要物質(zhì)受熱時發(fā)生質(zhì)量的變化，都可以用熱重法來研究。但對于像熔融、結(jié)晶和玻璃化轉(zhuǎn)變之類的熱行為，樣品質(zhì)量沒有變化，熱重分析方法就不適用了。三、差熱分析（DTA）原理￠差熱分析（DifferentialThermalAnalysis，DTA）是在程序控制溫

4、度下，測量物質(zhì)和參比物的溫度差隨溫度（或時間）變化的一種技術(shù)。?T＝T－TSR典型的典型的DTADTA曲線曲線DTA曲線峰的物理化學(xué)歸屬升溫的焓變升溫的焓變變化的類型變化的類型吸熱放熱吸熱放熱化學(xué)變化物理變化化學(xué)吸附√結(jié)晶轉(zhuǎn)變√√去溶劑化√熔化√脫水√結(jié)晶√分解√√汽化√氧化裂解√升華√在氣氛下氧化√吸附√在氣氛下還原√解吸附√氧化還原反應(yīng)√√吸水√固態(tài)反應(yīng)√√居里點轉(zhuǎn)變√燃燒√玻璃化轉(zhuǎn)變聚合√液晶轉(zhuǎn)變√（樹脂）預(yù)固熱容轉(zhuǎn)變化催化反應(yīng)√四、熱重-差熱聯(lián)用分析-------結(jié)合TG及DTA的同步分析技術(shù)優(yōu)點：一個樣品，一次升溫就可

5、同時獲得樣品的重量變化及熱效應(yīng)信息尼龍6的TG-DTA曲線五、TG-DTA聯(lián)用熱分析的影響因素￠升溫速率：升溫速率越大，熱重曲線上的起始分解溫度和終止分解溫度偏高。升溫速率提高時，DTA曲線的峰溫上升，峰面積與峰高也有一定上升?！闃悠芬蛩兀海?）試樣量：試樣量大時TG曲線的清晰度變差，并移向較高溫度。同樣試樣用量對DTA曲線也有很大影響，一般說試樣量少，差熱曲線出峰明顯、分辨率高，基線漂移也小，因此試樣用量應(yīng)在熱重/差熱聯(lián)用分析儀靈敏度范圍內(nèi)盡量少。（2）粒度：粒度越細，TG曲線起始分解溫度越低，DTA曲線峰溫越低?！闅夥丈郎厮?/p>

6、率的影響lepFurnacemSaBalance°試樣受熱升溫是通過介質(zhì)-坩堝-試樣進行熱傳遞的，在爐子和試樣坩堝之間可形成溫差。升溫速率不同，溫差就不同，導(dǎo)致測量誤差?！闵郎厮俾蕦υ嚇拥姆纸鉁囟扔杏绊憽Ｉ郎厮俾士?，造成溫差和熱滯后大，分解起始溫度和終止溫度都相應(yīng)升高?！銓嶒炛?，升溫速率一般選用5和10℃/min。膽甾醇丙酸酯升溫速率增大，相鄰峰之間的分辨率下降。但用較高的升溫速率可檢測出小的相變峰，即提高了檢測靈敏度。升溫速率的影響°升溫速率不同，可導(dǎo)致TG曲線形狀改變。升溫速率快時，TG曲線彎曲（拐點）不明顯，不利于中間產(chǎn)物

7、的檢出；升溫速率慢時，可顯示熱重曲線的全過程?！阋话銇碚f，升溫速率為5、10℃/min時，對TG曲線的影響不太明顯?！闵郎厮俾蕦κе亓繜o影響。試樣量的影響樣品量：1-500mg；2-200mgCuSO4·5H2OCuSO4·3H2OCuSO4·H2OCuSO4試樣用量增加會使TG曲線向高溫方向偏移。當試樣用量在熱重天平靈敏度允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量減少，以得到良好的檢測效果。試樣用量和粒度試樣粒度和形狀的影響樣品粒度不同，會引起氣體產(chǎn)物擴散的變化，導(dǎo)致反應(yīng)速度和曲線形狀改變。粒度越小，反應(yīng)速度越快，熱重曲線上的分解起始點和結(jié)束點的溫

8、度降低，反應(yīng)區(qū)間變窄。氣氛的影響°氣氛種類惰性氣氛：N、Ar、He2氧化氣氛：空氣、氧氣還原氣氛：H、CO2分解溫度：T