仪器分析第六章热分析技术概要.ppt

热分析技术 一、热分析技术的定义 国际热分析协会(International Confederation for Thermal Analysis---ICTA) 曾于1977年对热分析技术下了如下定义： 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。 热重分析 差热分析 差示扫描量热分析 定义：在程序控制温度下，测量物质的质量与温度关系的一种方法。 三、差热分析(DTA) 定义：差热分析是在程序控制温度下测量物质和参比物之间的温度差和温度关系的一种技术。 利用DTA来研究物质的变化，可获得下列信息 （1）、矿物的脱水 （2）、矿物分解放出气体—吸热 （3）、氧化反应—放热 （4）、非晶态物质转变为晶态物质—放热 （5）、晶型转变 四、差示扫描量热分析（DSC） 定义：差示扫描量热分析是在程序控制温度下，测量输给试样和参比物的能量差随温度或时间变化的一种技术。 和差热分析的比较 差示扫描量热曲线 典型的DSC曲线 五、综合热分析 在科学研究和生产中，无论是对物质结构与性能的分析测试还是反应过程的研究，一种热分析手段与另一种或几种热分析手段或其他分析手段联合使用，都会收到互相补充、互相验证的效果，从而获得更全面更可靠的信息。 因此，在热分析技术中，各种单功能的仪器倾向于综合化，这便是综合热分析法，它是指在同一时间对同一样品使用两种或两种以上热分析手段，如DTA-TG、DSC-TG、DTA-TG-DTG、DSC-TG-DTG、DTA-TMA、DTS-TG-TMA等的综合。 * * 二、热重分析（TG） 温度升高，物质失重 记录m－T图 物质的分解、挥发温度及过程 原理： 仪器： thermal analysis 光源 反射镜 记录系统 平衡点 平衡重量 调节装置 校准重量 样品 炉 热电偶 热天平的结构 应用 thermal analysis CaC2O4·H2O CaC2O4 CaCO3 CaO 水合草酸钙的TG曲线 失H2O 分解出CO 分解出CO2 应用 thermal analysis 了解试样的热分解/反应过程。如测结晶水等 研究材料的热稳定性 研究固相反应和固气之间的反应 测熔沸点 利用热分解或蒸发等，分析固体混合物 应用 thermal analysis 在分析化学中的应用 成分分析 Ca2+,Mg2+ 混合物 草酸盐 沉淀 500℃ m1 CaCO3+MgO 900℃ m2 CaO+MgO 解方程组得两者含量 确定沉淀的灼烧温度 PbSO4 840℃分解 干燥℃ 100－840℃ 选沉淀剂 Al(OH)3↓ 转Al2O3 ↓ 氨水 氨气 500℃ 1000℃ 选氨气利于处理 DTG thermal analysis 微商热重法DTG dm/dt=f(T)曲线 二阶微商=0拐点,失重速率最大 仪器具备功能，峰面积与失重正比 可以看出TG曲线上难看出的信息 微商热重法DTG 钙锶钡水合草酸DTG曲线 TG曲线 140,180,205℃三个峰 不同温度失水 450℃一个峰 同时失CO 看不出 原理 thermal analysis 恒定加热速率时，测样品温度的变化速率 通常T稳速上升，熔化或吸/放热反应T平台 参比物：在所测范围内不发生任何热效应 记录样品与参比物之间的温差 Al2O3 差热分析仪 仪器 thermal analysis 样品 参比物 电热丝 热电偶 金属 典型的DTA曲线 thermal analysis 应用 thermal analysis CaC2O4·H2O CaC2O4 CaCO3 CaO 失H2O 分解出CO燃烧 分解出CO2 的TG和DTA曲线 CaC2O4·H2O 典型的差示扫描量热（DSC）曲线以热流率（dH/dt）为纵坐标、以时间（t）或温度（T）为横坐标，即dH/dt-t（或T）曲线。 曲线离开基线的位移即代表样品吸热或放热的速率（mJ·s-1），而曲线中峰或谷包围的面积即代表热量的变化。 因而差示扫描量热法可以直接测量样品在发生物理或化学变化时的热效应。 差示扫描量热DSC Differential scanning calorimetry thermal analysis CuSO4·5H2O DSC DTA