中国地质大学热分析技术.ppt

典型 TG 图谱示例 - 一水合草酸钙的分解 2. 典型的DSC曲线 重点 热分析技术的定义 热分析技术的分类 热分析技术 热分析技术的定义 热分析技术的分类 热重分析 差热分析 差示扫描量热分析 一、热分析的定义 ■利用热学原理对物质的物理性能或成分进行分析的总称。 ■热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度变化关系的一类技术（ICTA）。 程序控制温度：指用固定的速率加热或冷却。 物理性质：包括物质的质量、温度、尺寸、声、光、电及磁等性质。 热分析方法的分类 物理性质 热分析技术名称 温度范围℃ 缩写 质量 热重法 20-1000 TG 等压质量变化测定 逸出气检测 逸出气分析 温度 差热分析 20-1600 DTA 升温曲线测定 热量 差示扫描量热 -170-725 DSC 尺寸 热膨胀法 力学特性 热机械分析 TMA 动态热机械法 DMA 声学 热发生法 光学 热光学法 电学 热电学法 磁学 热磁学法 热分析四大支柱 热重分析、差热分析、差示扫描量热分析、热机械分析 热重分析(TG)：沸点、热分解反应过程分析与脱水量测定等，生成挥发性物质的固相反应分析、固体与气体反应分析等。 差热分析(DTA)：熔化及结晶转变、氧化还原反应、裂解反应等的分析研究、主要用于定性分析。 差示扫描量热分析(DSC)：分析研究范围与DTA大致相同，但能定量测定多种热力学和动力学参数，如比热、反应热、转变热、反应速度和高聚物结晶度等。 热机械分析(TMA)：膨胀系数、体积变化、相转变温度、应力应变关系测定，重结晶效应分析等。 热重分析 热重分析（TG） Thermogravimetric Analysis ——在程序控制温度下测量获得物质的质量与温度关系的一种技术。 ——静态法和动态法。 静态法：在恒温下测定物质质量变化与温度的关系。 动态法：在程序升温下测定物质质量与温度的关系。 1、热重分析仪 1、热重分析仪 热天平式 记录天平、加热炉、程序控制温度系统、自动记录仪 ——记录质量变化对温度的关系曲线——纵坐标是质量，横坐标为温度或时间。——微商热重曲线：纵坐标为dW/dt，横坐标为温度或时间.峰面积与失重量成正比。 2、热重曲线（TG、DTG曲线） T1 T2 A(固) B(固)+C（气） c A（固） B（固） a b d mg T℃ CaC2O4 * H2O -- CaC2O4 + H2O↑ CaC2O4 -- CaCO3 + CO↑ CaCO3 -- CaO + CO2↑ 热重法的应用 无机物及有机物的脱水和吸湿； 无机物及有机物的聚合与分解； 矿物的燃烧和冶炼； 金属及其氧化物的氧化与还原； 物质组成与化合物组分的测定； 煤、石油、木材的热释； 金属的腐蚀； 物料的干燥及残渣分析； 升华过程； 液体的蒸馏和汽化； 吸附和解吸； 催化活性研究； 固态反应； 爆炸材料研究； 反应动力学研究，反应机理研究； 新化合物的发现。 二、差热分析 差热分析（Differential Thermal Analysis），简称DTA ——是在程序控制温度下测定物质和参比物之间的温度差和温度关系的一种技术。 参比物：在测定条件下不产生任何热效应的惰性物质 1. 差热分析原理 热电效应与热电偶 两种不同材料的金属丝两端牢靠地接触在一起，组成图所示的闭合回路，当两个接触点(称为结点)温度T和T0不相同时，回路中既产生电势，并有电流流通，这种把热能转换成电能的现象称为热电效应。 两个结点中与被测介质接触的一个称为测量端或工作端、热端，另一个称为参考端或自由端、冷端。 1. 差热分析原理 热电偶与差热电偶 将两个反极性的热电偶串联起来，就构成了可用于测定两个热源之间温度差的温差热电偶。 2. 差热分析仪 由加热炉、试样 容器、热电偶、温 度控制系统及放大、 记录系统等部分组成。 （1）加热炉 炉内有均匀温度区，使试样均匀受热； 程序控温，以一定速率均匀升（降）温，控制精度高； 电炉热容量小，便于调节升、降温速度； 炉子的线圈无感应现象，避免对热电偶电流干扰； 使用温度上限1100℃以上，最高可达1800 ℃ 。 （3）热电偶 差热分析的关键元件。 产生较高温差电动势，随温度成线性关系的变化； 能测定较高的温度，测温范围宽，长期使用无物理、化学变化，高温下耐氧化、耐腐蚀； 比电阻小、导热系数大； 电阻温度系数和热容系数较小； 足够的机械强度，价格适宜。 铜-康铜（长期350℃ /短期500 ℃ ）、 铁-康铜（600/800 ℃ ）、镍铬-镍铝（1000/1300 ℃ ）、 铂-铂铑(1300/1600 ℃ )、铱-铱铑（1800/2000 ℃ ）。 基