熱分析TG-DTA-DSC

1、現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)曲線的縱坐標(biāo)曲線的縱坐標(biāo)m為質(zhì)量，橫坐標(biāo)為質(zhì)量，橫坐標(biāo)T為溫度。為溫度。m以以mg 或剩余百分?jǐn)?shù)或剩余百分?jǐn)?shù)%表示。溫度單位用表示。溫度單位用熱力學(xué)溫度（熱力學(xué)溫度（K）或攝氏溫度（）或攝氏溫度（）。）。Ti 表表示起始溫度，即累積質(zhì)量變化到達(dá)熱天平可示起始溫度，即累積質(zhì)量變化到達(dá)熱天平可以檢測(cè)時(shí)的溫度。以檢測(cè)時(shí)的溫度。Tf表示終止溫度，即累積表示終止溫度，即累積質(zhì)量變化到達(dá)最大值時(shí)的溫度。質(zhì)量變化到達(dá)最大值時(shí)的溫度。Tf-Ti表示反表示反應(yīng)區(qū)間，即起始溫度與終止溫度的溫度間隔。應(yīng)區(qū)間，即起始溫度與終止溫度的溫度間隔。曲線中曲線中AB 和和CD，即質(zhì)量保持基本不

2、變的部，即質(zhì)量保持基本不變的部分叫作平臺(tái)，分叫作平臺(tái)，BC部分可稱為臺(tái)階。部分可稱為臺(tái)階?？v坐標(biāo)：dw/dT(dw/dt),橫坐標(biāo)T或者tDTG曲線上出現(xiàn)的各種峰對(duì)應(yīng)著曲線上出現(xiàn)的各種峰對(duì)應(yīng)著TG線的各個(gè)線的各個(gè)重量變化階段。重量變化階段。100200300400500600700800708090100 Temperature (oC)Weight loss(wt%, daf)-0.12-0.10-0.08-0.06-0.04-0.020.0010K/minN2 25ml/min25mgRate of weight loss (%/s)主要熱分解溫度為375650，最大失重溫度為459，最大

3、失重速率為0.117/s。在557時(shí)還有一小的失重峰，應(yīng)該歸于煤中黃鐵礦和碳酸鹽等礦物質(zhì)的分解。CuSO45H2O的TG曲線曲線曲線AB段為一平臺(tái)，表示試段為一平臺(tái)，表示試樣在室溫至樣在室溫至45間無(wú)失重。故間無(wú)失重。故mo=10.8mg。曲線。曲線BC為第一為第一臺(tái)階，失重為臺(tái)階，失重為mo-m1=1.55mg，求得質(zhì)量損失率求得質(zhì)量損失率=實(shí)驗(yàn)條件為試樣質(zhì)量為實(shí)驗(yàn)條件為試樣質(zhì)量為10.8mg，升溫速率為升溫速率為10/min，采用靜，采用靜態(tài)空氣，在鋁坩堝中進(jìn)行態(tài)空氣，在鋁坩堝中進(jìn)行曲線曲線CD 段又是一平臺(tái)，相應(yīng)質(zhì)段又是一平臺(tái)，相應(yīng)質(zhì)量為量為m1；曲線；曲線DE 為第二臺(tái)階，為第二臺(tái)階，

4、質(zhì)量損失為質(zhì)量損失為1.6mg，求得質(zhì)量損，求得質(zhì)量損失率失率曲線曲線EF段也是一平臺(tái)，相應(yīng)質(zhì)量段也是一平臺(tái)，相應(yīng)質(zhì)量為為m2；曲線；曲線FG 為第三臺(tái)階，為第三臺(tái)階，質(zhì)量損失為質(zhì)量損失為0.8mg，可求得質(zhì)量，可求得質(zhì)量損失率損失率CuSO45H2O脫水歷程可以推導(dǎo)出可以推導(dǎo)出CuSO45H2O 的脫水方程如下的脫水方程如下：根據(jù)方程，可計(jì)算出根據(jù)方程，可計(jì)算出CuSO45H2O 的理論質(zhì)量損失率。的理論質(zhì)量損失率。計(jì)算結(jié)果表明第一次理論質(zhì)量損失率為計(jì)算結(jié)果表明第一次理論質(zhì)量損失率為第二次理論質(zhì)量損失率也是第二次理論質(zhì)量損失率也是14.4%；第三次質(zhì)量損失率為；第三次質(zhì)量損失率為7.2%；固

5、體剩余質(zhì)量理論計(jì)算值為；固體剩余質(zhì)量理論計(jì)算值為63.9%，總失水量為，總失水量為36.1%。理論計(jì)算的質(zhì)量損失率和。理論計(jì)算的質(zhì)量損失率和TG 測(cè)得值基本一致。測(cè)得值基本一致。差熱分析法差熱分析法(Differencial Thermal Analysis, DTA）在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)與參比在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)與參比物之間的溫度差隨溫度變化的一種技術(shù)。物之間的溫度差隨溫度變化的一種技術(shù)。物質(zhì)在受熱或冷卻過(guò)程中發(fā)生的物理變化和化學(xué)物質(zhì)在受熱或冷卻過(guò)程中發(fā)生的物理變化和化學(xué)變化伴隨著變化伴隨著吸熱和放熱吸熱和放熱現(xiàn)象。如晶型轉(zhuǎn)變、沸騰、現(xiàn)象。如晶型轉(zhuǎn)變、沸騰、升華、蒸發(fā)、熔融等物理

6、變化，以及氧化還原、升華、蒸發(fā)、熔融等物理變化，以及氧化還原、分解、脫水和離解等等化學(xué)變化均伴隨一定的熱分解、脫水和離解等等化學(xué)變化均伴隨一定的熱效應(yīng)變化。差熱分析正是建立在物質(zhì)的這類(lèi)性質(zhì)效應(yīng)變化。差熱分析正是建立在物質(zhì)的這類(lèi)性質(zhì)基礎(chǔ)之上的一種方法。基礎(chǔ)之上的一種方法。 差熱分析的基本原理，是把被測(cè)試樣和一種中性物差熱分析的基本原理，是把被測(cè)試樣和一種中性物（參比物）置放在同樣的熱條件下，進(jìn)行加熱或冷卻，在（參比物）置放在同樣的熱條件下，進(jìn)行加熱或冷卻，在這個(gè)過(guò)程中，試樣在某一特定溫度下會(huì)發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)這個(gè)過(guò)程中，試樣在某一特定溫度下會(huì)發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)引起熱效應(yīng)變化引起熱效應(yīng)變化 ，即試樣側(cè)

7、的溫度在某一區(qū)間會(huì)變化，即試樣側(cè)的溫度在某一區(qū)間會(huì)變化，不跟隨程序溫度升高，而是有時(shí)高于或低于程序溫度，而不跟隨程序溫度升高，而是有時(shí)高于或低于程序溫度，而參比物一側(cè)在整個(gè)加熱過(guò)程中始終不發(fā)生熱效應(yīng)，它的溫參比物一側(cè)在整個(gè)加熱過(guò)程中始終不發(fā)生熱效應(yīng)，它的溫度一直跟隨程序溫度升高，這樣，兩側(cè)就有一個(gè)溫度差，度一直跟隨程序溫度升高，這樣，兩側(cè)就有一個(gè)溫度差，然后利用某種方法把這溫差記錄下來(lái)，就得到了差熱曲線，然后利用某種方法把這溫差記錄下來(lái)，就得到了差熱曲線，再針對(duì)這曲線進(jìn)行分析研究。再針對(duì)這曲線進(jìn)行分析研究。 在上面三種狀態(tài)下其在上面三種狀態(tài)下其 EAB=f(T)就有三個(gè)不就有三個(gè)不同值，帶動(dòng)記

8、錄筆就可畫(huà)出同值，帶動(dòng)記錄筆就可畫(huà)出DTA曲線。曲線。差熱分析儀通常由加熱爐、溫差熱分析儀通常由加熱爐、溫度控制系統(tǒng)、信號(hào)放大系統(tǒng)、差熱度控制系統(tǒng)、信號(hào)放大系統(tǒng)、差熱系統(tǒng)及記錄系統(tǒng)組成。系統(tǒng)及記錄系統(tǒng)組成。DTA儀的基本結(jié)構(gòu)儀的基本結(jié)構(gòu)1）所有物質(zhì)）所有物質(zhì)(試樣、參比物、稀釋劑試樣、參比物、稀釋劑)的標(biāo)志，用明確的的標(biāo)志，用明確的名稱，化學(xué)式等表示。名稱，化學(xué)式等表示。 2）所有物質(zhì)的來(lái)源說(shuō)明，它們的處理和分析方法。）所有物質(zhì)的來(lái)源說(shuō)明，它們的處理和分析方法。 3）溫度變化的平均速率的測(cè)定、若是非線性的溫度程序）溫度變化的平均速率的測(cè)定、若是非線性的溫度程序則應(yīng)詳細(xì)說(shuō)明。則應(yīng)詳細(xì)說(shuō)明。 4）

9、試樣氣氛的壓力、組成和純度的測(cè)定、并說(shuō)明氣氛是）試樣氣氛的壓力、組成和純度的測(cè)定、并說(shuō)明氣氛是靜態(tài)的還是自己產(chǎn)生的、或流動(dòng)態(tài)的、或在試樣上邊靜態(tài)的還是自己產(chǎn)生的、或流動(dòng)態(tài)的、或在試樣上邊通過(guò)。通過(guò)。 5）說(shuō)明試樣容器的大小、幾何形狀及其制作材料。）說(shuō)明試樣容器的大小、幾何形狀及其制作材料。影響差熱分析的主要因素有三個(gè)方面：影響差熱分析的主要因素有三個(gè)方面：儀儀器因素，實(shí)驗(yàn)條件和試樣器因素，實(shí)驗(yàn)條件和試樣。不同升溫速率對(duì)高嶺土脫水反應(yīng)不同升溫速率對(duì)高嶺土脫水反應(yīng)DTA曲線的影響曲線的影響稀釋劑是指在試樣中加入一種與試樣不發(fā)生任何反應(yīng)的稀釋劑是指在試樣中加入一種與試樣不發(fā)生任何反應(yīng)的惰性物質(zhì)，常常是參比物質(zhì)。稀釋劑的加入使樣品與參比惰性物質(zhì)，常常是參比物質(zhì)。稀釋劑的加入使樣品與參比物的熱容相近，能有助于改善基線的穩(wěn)定性，提高檢出靈物的熱容相近，能有助于改善基線的穩(wěn)定性，提高檢出靈敏度，但同時(shí)也會(huì)降低峰的面積。敏度，但同時(shí)也會(huì)降低峰的面積。 差熱分析的應(yīng)用差熱分析的應(yīng)用 dtdtdHH稱量法： 誤差 2%以內(nèi)。數(shù)格法： 誤差 2%4%。用求積儀：誤差 4%。計(jì)算機(jī)： 誤差 05%。比熱測(cè)定 式中，為熱流速率（式中，為熱流速率（J Js s-1-1）；）；m m為樣品質(zhì)量（為樣品質(zhì)量（g g）；）；CPCP為比為比熱