催化劑結(jié)構(gòu)表征的方法

1、結(jié)構(gòu)表征：1.        晶相：XRD（多晶，單晶）確定樣品晶體類型（2-d 晶面間距，T強(qiáng)度）；TEM(透射電鏡)。2.        化學(xué)環(huán)境，配位狀態(tài)：IR，UV，UV-Ramon，XPS，NMR，EPS，Mossbour。組成表征： XRF，ICP(準(zhǔn)確)，XPS，AEM（分析電鏡）。宏觀物性表征：1.        粒度（密度，強(qiáng)度）：SEM(掃描電鏡)，TEM，XRD，激光衍射和光散射（統(tǒng)計(jì)結(jié)果）2.        形貌

2、：TEM+SEM3.        多孔性：氮?dú)馕剑瑝汗?，烴分子探針4.        穩(wěn)定性：TG-DTA，XRD酸性及酸強(qiáng)度表征：1.        酸性： NH3-IR，吡啶（Py）-FT-IR，F(xiàn)T-IR，MAS-NMR(31Al,1H)。2.        酸強(qiáng)度：NH3-TPD，Hammett指示劑，吸附量熱。3.        內(nèi)外表面酸的識(shí)別：探針?lè)肿臃磻?yīng)法。金屬性表征：1.&

3、#160;       分散度：H2吸附，HOT，TEM，XPS。2.        還原性：TPR。3.        氧化還原態(tài)：XPS。4.        表面吸附物種：IR。金屬與載體/助劑相互作用：TPR，XPS，DTA。再生：TG-DTA，TPO。 1 什么是XRF?一臺(tái)典型的X射線熒光（XRF）儀器由激發(fā)源（X射線管）和探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管產(chǎn)生入射X射線（一次X射線），激發(fā)被測(cè)樣品。受激發(fā)的樣品中的每一種元素會(huì)放射出二次X射線，并

4、且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長(zhǎng)特性。探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量這些放射出來(lái)的二次X射線的能量及數(shù)量。然后，儀器軟件將探測(cè)系統(tǒng)所收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量。 利用X射線熒光原理，理論上可以測(cè)量元素周期表中的每一種元素。在實(shí)際應(yīng)用中，有效的元素測(cè)量范圍為11號(hào)元素 （Na）到92號(hào)元素（U）。 2 X射線熒光的物理意義：X射線是電磁波譜中的某特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁波，其特性通常用能量（單位：千電子伏特，keV）和波長(zhǎng)（單位：nm）描述。 X射線熒光是原子內(nèi)產(chǎn)生變化所致的現(xiàn)象。一個(gè)穩(wěn)定的原子結(jié)構(gòu)由原子核及核外電子組成。其核外電子都以各自特有的能量在各自的固定軌道上運(yùn)行，內(nèi)

5、層電子（如K層）在足夠能量的X射線照射下脫離原子的束縛，釋放出來(lái)，電子的逐放會(huì)導(dǎo)致該電子殼層出現(xiàn)相應(yīng)當(dāng)電子空位。這時(shí)處于高能量電子殼層的電子（如：L層）會(huì)躍遷到該低能量電子殼層來(lái)填補(bǔ)相應(yīng)當(dāng)電子空位。由于不同電子殼層之間存在著能量差距，這些能量上的差以二次X射線的形式釋放出來(lái)，不同的元素所釋放出來(lái)的二次X射線具有特定的能量特性。這一個(gè)過(guò)程就是我們所說(shuō)的X射線熒光（XRF）。 3、xrd基本介紹即X-ray diffraction ，X射線衍射，通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行X射線衍射，分析其衍射圖譜，獲得材料的成分、材料內(nèi)部原子或分子的結(jié)構(gòu)或形態(tài)等信息的研究手段。 布喇格定律X射線是一種波長(zhǎng)很短(約為200.0

6、6)的電磁波，能穿透一定厚度的物質(zhì)，并能使熒光物質(zhì)發(fā)光、照相乳膠感光、氣體電離。在用電子束轟擊金屬“靶”產(chǎn)生的X射線中,包含與靶中各種元素對(duì)應(yīng)的具有特定波長(zhǎng)的X射線，稱為特征（或標(biāo)識(shí)）X射線。考慮到X射線的波長(zhǎng)和晶體內(nèi)部原子間的距離(10-8nm)相近，1912年德國(guó)物理學(xué)家勞厄(M.von Laue)提出一個(gè)重要的科學(xué)預(yù)見(jiàn)：晶體可以作為X射線的空間衍射光柵,即當(dāng)一束 X射線通過(guò)晶體時(shí)將發(fā)生衍射，衍射波疊加的結(jié)果使射線的強(qiáng)度在某些方向上加強(qiáng)，在其他方向上減弱。分析在照相底片上得到的衍射花樣，便可確定晶體結(jié)構(gòu)。這一預(yù)見(jiàn)隨即為實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。1913年英國(guó)物理學(xué)家布喇格父子(W.H.Bragg,W.L

7、.Bragg)在勞厄發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,不僅成功地測(cè)定了NaCl、KCl等的晶體結(jié)構(gòu),并提出了作為晶體衍射基礎(chǔ)的著名公式布喇格定律： 2d sin=n式中為X射線的波長(zhǎng)，n為任何正整數(shù)，又稱衍射級(jí)數(shù)。其上限為以下條件來(lái)表示：nmax=2dh0k0l0/，dh0k0l0</2只有那些間距大于波長(zhǎng)一半的面族才可能給出衍射，以此求納米粒子的形貌。當(dāng)X射線以掠角(入射角的余角)入射到某一點(diǎn)陣平面間距為d的原子面上時(shí),在符合上式的條件下，將在反射方向上得到因疊加而加強(qiáng)的衍射線。布喇格定律簡(jiǎn)潔直觀地表達(dá)了衍射所必須滿足的條件。當(dāng) X射線波長(zhǎng)已知時(shí)(選用固定波長(zhǎng)的特征X射線)，采用細(xì)粉末或細(xì)粒多晶體的線狀樣

8、品,可從一堆任意取向的晶體中，從每一角符合布喇格條件的反射面得到反射,測(cè)出后，利用布喇格公式即可確定點(diǎn)陣平面間距、晶胞大小和類型;根據(jù)衍射線的強(qiáng)度,還可進(jìn)一步確定晶胞內(nèi)原子的排布。這便是X射線結(jié)構(gòu)分析中的粉末法或德拜-謝樂(lè)(DebyeScherrer)法的理論基礎(chǔ)。而在測(cè)定單晶取向的勞厄法中，所用單晶樣品保持固定不變動(dòng)（即不變）,以輻射束的波長(zhǎng)作為變量來(lái)保證晶體中一切晶面都滿足布喇格條件,故選用連續(xù)X射線束。如果利用結(jié)構(gòu)已知的晶體，則在測(cè)定出衍射線的方向后,便可計(jì)算X射線的波長(zhǎng)，從而判定產(chǎn)生特征X射線的元素。這便是X射線譜術(shù),可用于分析金屬和合金的成分。 實(shí)際應(yīng)用X射線衍射現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)后，很快被用

9、于研究金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了許多具有重大意義的結(jié)果。如韋斯特格倫（A.Westgren）(1922年)證明、和鐵都是體心立方結(jié)構(gòu)，-Fe并不是一種新相;而鐵中的轉(zhuǎn)變實(shí)質(zhì)上是由體心立方晶體轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄w，從而最終否定了-Fe硬化理論。隨后,在用X射線測(cè)定眾多金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)的同時(shí)，在相圖測(cè)定以及在固態(tài)相變和范性形變研究等領(lǐng)域中均取得了豐碩的成果。如對(duì)超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，推動(dòng)了對(duì)合金中有序無(wú)序轉(zhuǎn)變的研究，對(duì)馬氏體相變晶體學(xué)的測(cè)定，確定了馬氏體和奧氏體的取向關(guān)系；對(duì)鋁銅合金脫溶的研究等等。目前 X射線衍射(包括散射)已經(jīng)成為研究晶體物質(zhì)和某些非晶態(tài)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的有效方法。在金屬中的主要應(yīng)

10、用有以下方面： 物相分析 是 X射線衍射在金屬中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把對(duì)材料測(cè)得的點(diǎn)陣平面間距及衍射強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)物相的衍射數(shù)據(jù)相比較，確定材料中存在的物相；后者則根據(jù)衍射花樣的強(qiáng)度，確定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的關(guān)系和檢查材料的成分配比及隨后的處理規(guī)程是否合理等方面都得到廣泛應(yīng)用。 精密測(cè)定點(diǎn)陣參數(shù) 常用于相圖的固態(tài)溶解度曲線的測(cè)定。溶解度的變化往往引起點(diǎn)陣常數(shù)的變化；當(dāng)達(dá)到溶解限后，溶質(zhì)的繼續(xù)增加引起新相的析出，不再引起點(diǎn)陣常數(shù)的變化。這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為溶解限。另外點(diǎn)陣常數(shù)的精密測(cè)定可得到單位晶胞原子數(shù)，從而確定固溶體類型；還可以計(jì)算出密度、膨脹系數(shù)等有用的物理

11、常數(shù)。 取向分析 包括測(cè)定單晶取向和多晶的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)擇優(yōu)取向）。測(cè)定硅鋼片的取向就是一例。另外，為研究金屬的范性形變過(guò)程，如孿生、滑移、滑移面的轉(zhuǎn)動(dòng)等，也與取向的測(cè)定有關(guān)。 晶粒（嵌鑲塊）大小和微觀應(yīng)力的測(cè)定 由衍射花樣的形狀和強(qiáng)度可計(jì)算晶粒和微應(yīng)力的大小。在形變和熱處理過(guò)程中這兩者有明顯變化，它直接影響材料的性能。 宏觀應(yīng)力的測(cè)定 宏觀殘留應(yīng)力的方向和大小，直接影響機(jī)器零件的使用壽命。利用測(cè)量點(diǎn)陣平面在不同方向上的間距的變化，可計(jì)算出殘留應(yīng)力的大小和方向。 對(duì)晶體結(jié)構(gòu)不完整性的研究 包括對(duì)層錯(cuò)、位錯(cuò)、原子靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地偏離平衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究（見(jiàn)晶體缺陷）。 合金相變 包括脫

12、溶、有序無(wú)序轉(zhuǎn)變、母相新相的晶體學(xué)關(guān)系，等等。 結(jié)構(gòu)分析 對(duì)新發(fā)現(xiàn)的合金相進(jìn)行測(cè)定，確定點(diǎn)陣類型、點(diǎn)陣參數(shù)、對(duì)稱性、原子位置等晶體學(xué)數(shù)據(jù)。 液態(tài)金屬和非晶態(tài)金屬 研究非晶態(tài)金屬和液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)，如測(cè)定近程序參量、配位數(shù)等。 特殊狀態(tài)下的分析 在高溫、低溫和瞬時(shí)的動(dòng)態(tài)分析。 此外，小角度散射用于研究電子濃度不均勻區(qū)的形狀和大小,X射線形貌術(shù)用于研究近完整晶體中的缺陷如位錯(cuò)線等，也得到了重視。 X射線分析的新發(fā)展金屬X射線分析由于設(shè)備和技術(shù)的普及已逐步變成金屬研究和材料測(cè)試的常規(guī)方法。早期多用照相法，這種方法費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，強(qiáng)度測(cè)量的精確度低。50年代初問(wèn)世的計(jì)數(shù)器衍射儀法具有快速、強(qiáng)度測(cè)量準(zhǔn)確，并可配備

13、計(jì)算機(jī)控制等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但使用單色器的照相法在微量樣品和探索未知新相的分析中仍有自己的特色。從70年代以來(lái)，隨著高強(qiáng)度X射線源（包括超高強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線發(fā)生器、電子同步加速輻射,高壓脈沖X射線源）和高靈敏度探測(cè)器的出現(xiàn)以及電子計(jì)算機(jī)分析的應(yīng)用，使金屬 X射線學(xué)獲得新的推動(dòng)力。這些新技術(shù)的結(jié)合，不僅大大加快分析速度，提高精度，而且可以進(jìn)行瞬時(shí)的動(dòng)態(tài)觀察以及對(duì)更為微弱或精細(xì)效應(yīng)的研究。X射線衍射儀是利用衍射原理,精確測(cè)定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu),織構(gòu)及應(yīng)力,精確的進(jìn)行物相分析,定性分析,定量分析.廣泛應(yīng)用于冶金,石油,化工,科研,航空航天,教學(xué),材料生產(chǎn)等領(lǐng)域. X射線是波長(zhǎng)介于紫外線和射

14、線間的電磁輻射。X射線管是具有陰極和陽(yáng)極的真空管，陰極用鎢絲制成，通電后可發(fā)射熱電子，陽(yáng)極（就稱靶極）用高熔點(diǎn)金屬制成（一般用鎢，用于晶體結(jié)構(gòu)分析的X射線管還可用鐵、銅、鎳等材料）。用幾萬(wàn)伏至幾十萬(wàn)伏的高壓加速電子，電子束轟擊靶極，X射線從靶極發(fā)出。電子轟擊靶極時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫，故靶極必須用水冷卻。XRDX-射線衍射（Wide Angle X-ray Diffraction）主要是對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖分析納米粒子的組成，分析粒徑，結(jié)晶度等。應(yīng)用時(shí)應(yīng)先對(duì)所制樣品的成分進(jìn)行確認(rèn)。在確定后，查閱相關(guān)手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)圖譜，以確定所制樣品是否為所得。4、TEM 透射電子顯微鏡（英語(yǔ)：Transmission electro

15、n microscopy，縮寫TEM），簡(jiǎn)稱透射電鏡，是把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像。通常，透射電子顯微鏡的分辨率為0.10.2nm，放大倍數(shù)為幾萬(wàn)百萬(wàn)倍，用于觀察超微結(jié)構(gòu)，即小于0.2&micro;m、光學(xué)顯微鏡下無(wú)法看清的結(jié)構(gòu)，又稱“亞顯微結(jié)構(gòu)”。 成像原理 透射電子顯微鏡的成像原理可分為三種情況：吸收像：當(dāng)電子射到質(zhì)量、密度大的樣品時(shí)，主要的成相作用是散射作用。樣品上質(zhì)量厚度大的地方對(duì)電子的散射角大，通過(guò)的電子較少，像的亮度較暗。早期的透射電子顯微鏡

16、都是基于這種原理。 衍射像：電子束被樣品衍射后，樣品不同位置的衍射波振幅分布對(duì)應(yīng)于樣品中晶體各部分不同的衍射能力，當(dāng)出現(xiàn)晶體缺陷時(shí)，缺陷部分的衍射能力與完整區(qū)域不同，從而使衍射缽的振幅分布不均勻，反映出晶體缺陷的分布。 相位像：當(dāng)樣品薄至100&Aring;以下時(shí)，電子可以傳過(guò)樣品，波的振幅變化可以忽略，成像來(lái)自于相位的變化。 組件電子槍：發(fā)射電子，由陰極、柵極、陽(yáng)極組成。陰極管發(fā)射的電子通過(guò)柵極上的小孔形成射線束，經(jīng)陽(yáng)極電壓加速后射向聚光鏡，起到對(duì)電子束加速、加壓的作用。 聚光鏡：將電子束聚集，可用已控制照明強(qiáng)度和孔徑角。 樣品室：放置待觀察的樣品，并裝有傾轉(zhuǎn)臺(tái)，用以改變?cè)嚇拥慕嵌龋?/p>

17、還有裝配加熱、冷卻等設(shè)備。 物鏡：為放大率很高的短距透鏡，作用是放大電子像。物鏡是決定透射電子顯微鏡分辨能力和成像質(zhì)量的關(guān)鍵。 中間鏡：為可變倍的弱透鏡，作用是對(duì)電子像進(jìn)行二次放大。通過(guò)調(diào)節(jié)中間鏡的電流，可選擇物體的像或電子衍射圖來(lái)進(jìn)行放大。 透射鏡：為高倍的強(qiáng)透鏡，用來(lái)放大中間像后在熒光屏上成像。 此外還有二級(jí)真空泵來(lái)對(duì)樣品室抽真空、照相裝置用以記錄影像。 應(yīng)用透射電子顯微鏡在材料科學(xué)、生物學(xué)上應(yīng)用較多。由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，樣品的密度、厚度等都會(huì)影響到最后的成像質(zhì)量，必須制備更薄的超薄切片，通常為50100nm。所以用透射電子顯微鏡觀察時(shí)的樣品需要處理得很薄。常用的方法有

18、：超薄切片法、冷凍超薄切片法、冷凍蝕刻法、冷凍斷裂法等。對(duì)于液體樣品，通常是掛預(yù)處理過(guò)的銅網(wǎng)上進(jìn)行觀察。 特點(diǎn)TEM常用于研究納米材料的結(jié)晶情況，觀察納米粒子的形貌、分散情況及測(cè)量和評(píng)估納米粒子的粒徑。是常用的納米復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的表征技術(shù)之一。 以電子束作光源，電磁場(chǎng)作透鏡。電子束波長(zhǎng)與加速電壓(通常50120KV)的平方根成反比。 由電子照明系統(tǒng)、電磁透鏡成像系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等5部分構(gòu)成。 分辨力0.2nm，放大倍數(shù)可達(dá)百萬(wàn)倍。 TEM分析技術(shù)是以波長(zhǎng)極短的電子束作照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨率（1nm）、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)分析技術(shù)； 用電鏡（包括TEM）進(jìn)行

19、樣品分析時(shí)，通常有兩個(gè)目的：一個(gè)是獲得高倍放大倍數(shù)的電子圖像，另一個(gè)是得到電子衍射花樣； TEM常用于研究納米材料的結(jié)晶情況，觀察納米粒子的形貌、分散情況及測(cè)量和評(píng)估納米粒子的粒徑。是常用的納米復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的表征技術(shù)之一。5、IR6、UV 在化工高分子領(lǐng)域里，UV也被作為輻射固化的簡(jiǎn)稱，輻射固化包含：UV固化，EB固化，因UV固化所占的份額超過(guò)95%，因此同上以UV來(lái)作為輻射固化的簡(jiǎn)稱。UV，也就是UV紫外光固化，是利用UV紫外光的中、短波（300-400納米）在UV輻射下，液態(tài)UV材料中的光引發(fā)劑受刺激變?yōu)樽杂苫蜿?yáng)離子，從而引發(fā)含活性官能團(tuán)的高分子材料（樹(shù)脂）聚合成不溶不熔的固體涂膜的

20、過(guò)程，是一種上世紀(jì)60年代興起的，環(huán)保的，低VOC排放的新技術(shù)，上世紀(jì)80年以后在我國(guó)得以迅速發(fā)展。UV技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用在在家具，工藝品，電子產(chǎn)品，醫(yī)療器械，航空航天，印制電路板、大規(guī)模集成電路、數(shù)碼相機(jī)、光盤（CDROM，DVD）、移動(dòng)電話、液晶顯示器與等離子顯示器等制造，汽車制造業(yè)和建筑材料業(yè)等領(lǐng)域中，可完成產(chǎn)品制作工藝中的各種涂裝、印刷、涂飾和膠粘等任務(wù)。7、X射線光電子能譜分析1887年，Heinrich Rudolf Hertz發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。二十年后的1907年，P.D. Innes用倫琴管、亥姆霍茲線圈、磁場(chǎng)半球 (電子能量分析儀)和照像平版做實(shí)驗(yàn)來(lái)記錄寬帶發(fā)射電子和速度的函數(shù)關(guān)系

21、。待測(cè)物受X光照射后內(nèi)部電子吸收光能而脫離待測(cè)物表面(光電子)，透過(guò)對(duì)光電子能量的分析可了解待測(cè)物組成,XPS主要應(yīng)用是測(cè)定電子的結(jié)合能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)表面元素的定性分析，包括價(jià)態(tài)。XPS（X射線光電子能譜）的原理是用X射線去輻射樣品，使原子或分子的內(nèi)層電子或價(jià)電子受激發(fā)射出來(lái)。被光子激發(fā)出來(lái)的電子稱為光電子?？梢詼y(cè)量光電子的能量，以光電子的動(dòng)能為橫坐標(biāo)，相對(duì)強(qiáng)度（脈沖/s）為縱坐標(biāo)可做出光電子能譜圖。從而獲得試樣有關(guān)信息。X射線光電子能譜因?qū)瘜W(xué)分析最有用，因此被稱為化學(xué)分析用電子能譜（Electron Spectroscopy for C emical Analysis）。其主要應(yīng)用：1，元素的定

22、性分析?？梢愿鶕?jù)能譜圖中出現(xiàn)的特征譜線的位置鑒定除H、He以外的所有元素。2，元素的定量分析。根據(jù)能譜圖中光電子譜線強(qiáng)度（光電子峰的面積）反應(yīng)原子的含量或相對(duì)濃度。3，固體表面分析。包括表面的化學(xué)組成或元素組成，原子價(jià)態(tài)，表面能態(tài)分布，測(cè)定表面電子的電子云分布和能級(jí)結(jié)構(gòu)等。4，化合物的結(jié)構(gòu)。可以對(duì)內(nèi)層電子結(jié)合能的化學(xué)位移精確測(cè)量，提供化學(xué)鍵和電荷分布方面的信息。5，分子生物學(xué)中的應(yīng)用。Ex：利用XPS鑒定維生素B12中的少量的Co。8、NMRNMR（Nuclear Magnetic Resonance）為核磁共振。是磁矩不為零的原子核，在外磁場(chǎng)作用下自旋能級(jí)發(fā)生蔡曼分裂，共振吸收某一定頻率的射

23、頻輻射的物理過(guò)程。核磁共振波譜學(xué)是光譜學(xué)的一個(gè)分支，其共振頻率在射頻波段，相應(yīng)的躍遷是核自旋在核蔡曼能級(jí)上的躍遷。 國(guó)內(nèi)叫NMR，國(guó)外叫MR，因?yàn)閲?guó)外比較避諱Nuclear這個(gè)單詞?；驹碜孕孔訑?shù)I不為零的核與外磁場(chǎng) H0相互作用，使核能級(jí)發(fā)生2I+1重分裂，此為蔡曼分裂。 核磁共振是1946年由美國(guó)斯坦福大學(xué)布洛赫(F.Block)和哈佛大學(xué)珀賽爾(E.M.Purcell)各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的，兩人因此獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。50多年來(lái)，核磁共振已形成為一門有完整理論的新學(xué)科。核磁共振應(yīng)用核磁共振適合于液體、固體。如今的高分辨技術(shù)，還將核磁用于了半固體及微量樣品的研究。核磁譜圖已經(jīng)從過(guò)去

24、的一維譜圖（1D）發(fā)展到如今的二維（2D）、三維（3D）甚至四維（4D）譜圖，陳舊的實(shí)驗(yàn)方法被放棄，新的實(shí)驗(yàn)方法迅速發(fā)展，它們將分子結(jié)構(gòu)和分子間的關(guān)系表現(xiàn)得更加清晰。在世界的許多大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)集團(tuán)，都可以聽(tīng)到核磁共振這個(gè)名詞，包括我們?cè)谌粘Ｉ钪惺煜さ拇蠹瘓F(tuán)。而且它在化工、石油、橡膠、建材、食品、冶金、地質(zhì)、國(guó)防、環(huán)保、紡織及其它工業(yè)部門用途日益廣泛。在中國(guó)，其應(yīng)用主要在基礎(chǔ)研究方面，企業(yè)和商業(yè)應(yīng)用普及率不高，主要原因是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不夠、使用成本較高。但在石油化工、醫(yī)療診斷方法應(yīng)用較多。核磁共振（NMR）20世紀(jì)后半葉，NMR技術(shù)和儀器發(fā)展十分快速，從永磁到超導(dǎo)，從60MHz到800MHz的

25、NMR譜儀磁體的磁場(chǎng)差不多每五年提高一點(diǎn)五倍，這是被NMR在有機(jī)結(jié)構(gòu)分析和醫(yī)療診斷上特有功能所促進(jìn)的?，F(xiàn)在有機(jī)化學(xué)研究中NMR已經(jīng)成為分析常規(guī)測(cè)試手段，同樣，在醫(yī)療上MRI（核磁共振成像儀器）亦成為某些疾病的診斷手段。NMR在21世紀(jì)的發(fā)展動(dòng)向?yàn)橐韵聨讉€(gè)方面。 （1）提高磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度 預(yù)期21世紀(jì)將會(huì)出現(xiàn)大于100MHz的NMR 譜儀，這將使生物大分子的結(jié)構(gòu)研究有重大突破。 （2）發(fā)展三維核磁共振技術(shù)（3D-NMR） 隨著NMR譜在生物大分子結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用，NMR技術(shù)所提供的結(jié)構(gòu)信息的數(shù)量和復(fù)雜性呈幾何級(jí)數(shù)增加。對(duì)三維空間的構(gòu)象和大分子與小分子（或小分析與小分子）之間的相互作用等，二維核磁

26、共振(2D-NMR)已顯得無(wú)能為力了，因此要發(fā)展分子建模技術(shù)，利用NOE所提供的分子中質(zhì)子間的距離信息來(lái)計(jì)算三維空間結(jié)構(gòu)。 （3）固體NMR和NMR成像技術(shù) 在這生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和材料學(xué)中將是至關(guān)重要的，將會(huì)在分子結(jié)構(gòu)特征和動(dòng)態(tài)特征研究方面有所突破。 二維核磁共振波譜的基本原理二維核磁共振譜的出現(xiàn)和發(fā)展，是近代核磁共振波譜學(xué)的最重要的里程碑。極大地方便了核磁共振的譜圖解析。二維核磁共振譜是有兩個(gè)時(shí)間變量，經(jīng)兩次傅里葉變換得到的兩個(gè)獨(dú)立的頻率變量圖一般把第二個(gè)時(shí)間變量t2表示采樣時(shí)間，第一個(gè)時(shí)間變量t1則是與 t2無(wú)關(guān)的獨(dú)立變量，是脈沖序列中的某一個(gè)變化的時(shí)間間隔。二維核磁共振譜的特點(diǎn)是將化學(xué)

27、位移、耦合常數(shù)等核磁共振參數(shù)展開(kāi)在二維平面上，這樣在一維譜中重疊在一個(gè)頻率坐標(biāo)軸上的信號(hào)分別在兩個(gè)獨(dú)立的頻率坐標(biāo)軸上展開(kāi)，這樣不僅減少了譜線的擁擠和重疊，而且提供了自旋核之間相互作用的信息。這些對(duì)推斷一維核磁共振譜圖中難以解析的復(fù)雜化合物結(jié)構(gòu)具有重要作用。一個(gè)二維核磁共振試驗(yàn)的脈沖序列一般可劃分為下列幾個(gè)區(qū)域：預(yù)備期(preraration)演化期 t1 ( evolution)混合期tm (mixing)檢測(cè)期t2(detection)。檢測(cè)期完全對(duì)應(yīng)于一維核磁共振的檢測(cè)期，在對(duì)時(shí)間域t2進(jìn)行Fourier變換后得到F2頻率域的頻率譜。二維核磁共振的關(guān)鍵是引入了第二個(gè)時(shí)間變量演化期 t1。當(dāng)

28、樣品中核自旋被激發(fā)后，它以確定頻率進(jìn)動(dòng)，并且這種進(jìn)動(dòng)將延續(xù)相當(dāng)一段時(shí)間。在這個(gè)意義上講，我們可以把核自旋體系看成有記憶能力的體系，Jeener就是利用這種記憶能力，通過(guò)檢測(cè)期間接演化期中核自旋的行為。即在演化期內(nèi)用固定的時(shí)間增量t1進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)t產(chǎn)生一個(gè)單獨(dú)的FID,在檢測(cè)期t2被檢測(cè)，得到Ni個(gè)FID。這里每個(gè)FID所用的脈沖序列完全相同，只是演化期內(nèi)的延遲時(shí)間逐漸增加。這樣獲得的信號(hào)是兩個(gè)時(shí)間變量t1 和t2 的函數(shù)S，對(duì)每個(gè)這樣的FID作通常的Fourier變換可得到Ni個(gè)在頻率域F2 中的頻率譜 S（t1，F(xiàn)2 ）對(duì)不同的t1增量它們的頻率譜的強(qiáng)度和相位不同，在F2 域的每一

29、個(gè)化學(xué)位移從Ni個(gè)不同的鋪中的鋪中得到Ni個(gè)不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)，它們組成了一個(gè)在t1方向的“準(zhǔn)FID”或干涉圖。為了便于觀察，將F2 對(duì)t1的數(shù)據(jù)矩陣旋轉(zhuǎn)900，使t變?yōu)樗捷S，三個(gè)不同頻率f1、f2 和f3 的這種干涉圖，它顯示了t1 的波動(dòng)。然后在對(duì) 作第二個(gè)Fourier 變換，就得到了依賴于兩個(gè)頻率的二維譜S(F1，F(xiàn)2)。8、分析電子顯微鏡analytical electron microscope；AEM 是由透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡和電子探針組合而成的多功能的新型儀器。其功能有：可獲得透射電子圖像、掃描透射電子圖像、二次電子圖像、背散射電子圖像和X射線圖像，可用X射線能譜和電子能

30、譜進(jìn)行微-微區(qū)成分分析，用多種衍射技術(shù)進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)分析、粒度分析和陰極發(fā)光觀察等。在高分子材料科學(xué)中用于分析結(jié)晶材料中的缺陷和雜質(zhì)。9、xrd基本介紹即X-ray diffraction ，X射線衍射，通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行X射線衍射，分析其衍射圖譜，獲得材料的成分、材料內(nèi)部原子或分子的結(jié)構(gòu)或形態(tài)等信息的研究手段。 X射線是一種波長(zhǎng)很短(約為200.06)的電磁波，能穿透一定厚度的物質(zhì)，并能使熒光物質(zhì)發(fā)光、照相乳膠感光、氣體電離。在用電子束轟擊金屬“靶”產(chǎn)生的X射線中,包含與靶中各種元素對(duì)應(yīng)的具有特定波長(zhǎng)的X射線，稱為特征（或標(biāo)識(shí)）X射線?？紤]到X射線的波長(zhǎng)和晶體內(nèi)部原子間的距離(10-8nm)相近，

31、1912年德國(guó)物理學(xué)家勞厄(M.von Laue)提出一個(gè)重要的科學(xué)預(yù)見(jiàn)：晶體可以作為X射線的空間衍射光柵,即當(dāng)一束 X射線通過(guò)晶體時(shí)將發(fā)生衍射，衍射波疊加的結(jié)果使射線的強(qiáng)度在某些方向上加強(qiáng)，在其他方向上減弱。分析在照相底片上得到的衍射花樣，便可確定晶體結(jié)構(gòu)。這一預(yù)見(jiàn)隨即為實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。1913年英國(guó)物理學(xué)家布喇格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在勞厄發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,不僅成功地測(cè)定了NaCl、KCl等的晶體結(jié)構(gòu),并提出了作為晶體衍射基礎(chǔ)的著名公式布喇格定律： 2d sin=n式中為X射線的波長(zhǎng)，n為任何正整數(shù)，又稱衍射級(jí)數(shù)。其上限為以下條件來(lái)表示：nmax=2dh0k0l0/，dh0

32、k0l0</2只有那些間距大于波長(zhǎng)一半的面族才可能給出衍射，以此求納米粒子的形貌。當(dāng)X射線以掠角(入射角的余角)入射到某一點(diǎn)陣平面間距為d的原子面上時(shí),在符合上式的條件下，將在反射方向上得到因疊加而加強(qiáng)的衍射線。布喇格定律簡(jiǎn)潔直觀地表達(dá)了衍射所必須滿足的條件。當(dāng) X射線波長(zhǎng)已知時(shí)(選用固定波長(zhǎng)的特征X射線)，采用細(xì)粉末或細(xì)粒多晶體的線狀樣品,可從一堆任意取向的晶體中，從每一角符合布喇格條件的反射面得到反射,測(cè)出后，利用布喇格公式即可確定點(diǎn)陣平面間距、晶胞大小和類型;根據(jù)衍射線的強(qiáng)度,還可進(jìn)一步確定晶胞內(nèi)原子的排布。這便是X射線結(jié)構(gòu)分析中的粉末法或德拜-謝樂(lè)(DebyeScherrer)法

33、的理論基礎(chǔ)。而在測(cè)定單晶取向的勞厄法中，所用單晶樣品保持固定不變動(dòng)（即不變）,以輻射束的波長(zhǎng)作為變量來(lái)保證晶體中一切晶面都滿足布喇格條件,故選用連續(xù)X射線束。如果利用結(jié)構(gòu)已知的晶體，則在測(cè)定出衍射線的方向后,便可計(jì)算X射線的波長(zhǎng)，從而判定產(chǎn)生特征X射線的元素。這便是X射線譜術(shù),可用于分析金屬和合金的成分。10、電感耦合等離子體電感耦合等離子光譜發(fā)生儀電感耦合等離子體(ICP)是目前用于原子發(fā)射光譜的主要光源。ICP具有環(huán)形結(jié)構(gòu)溫度高電子密度高惰性氣氛等特點(diǎn),用它做激發(fā)光源具有檢出限低線性范圍廣電離和化學(xué)干擾少準(zhǔn)確度和精密度高等分析性能.ICP還可以作為原子化器,如以空心陰極燈為光源,ICP為原

34、子化器的原子熒光光譜儀.這類儀器不采用單色器,以ICP為中心,在周圍安裝多個(gè)檢測(cè)單元(每一元素配一個(gè)檢測(cè)單元),形成了多元素分析系統(tǒng).ICP作為原子化器最大的優(yōu)點(diǎn)在于原子化器具有很高的溫度,多種元素都可得到很好地原子化,散射問(wèn)題也得到的克服.由計(jì)算機(jī)控制,燈電源順序地向各檢測(cè)單元的空心陰極燈供電(2,000次/秒),所產(chǎn)生的熒光由相應(yīng)的光電倍增管檢測(cè),光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)在放大后由計(jì)算機(jī)處理,并報(bào)出各元素的分析結(jié)果.不過(guò),值得提出的是,以ICP為原子化器的原子熒光光譜儀對(duì)難熔元素的測(cè)定靈敏度不高.11、紅外光譜解析方法1紅外光譜應(yīng)用的幾種情況紅外吸收光譜法是對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行定性鑒別的重要手段。定

35、性鑒別時(shí)可采用已知物對(duì)照法，將樣品與對(duì)照品在同樣條件下測(cè)定它們的紅外光譜，若完全相同，則可判定為同一化合物。標(biāo)準(zhǔn)光譜對(duì)照法，測(cè)定樣品的紅外光譜，與標(biāo)準(zhǔn)光譜對(duì)照。要求吸收峰峰位和峰強(qiáng)度一致，可判定為同一化合物。未知成分或新發(fā)現(xiàn)的化合物，需要與其他方法（元素分析、紫外、核磁及質(zhì)譜）進(jìn)行綜合解析。紅外光譜對(duì)于判斷化合物具有何種官能團(tuán)和化合物的類別最有幫助。2樣品的一般性質(zhì)樣品的來(lái)源、純度，純度一般要求98以上。樣品的物理化學(xué)常數(shù)，沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、折光率、旋光度等等，可以作為光譜解析的旁證。分子式如果可知將為結(jié)構(gòu)解析提供許多信息。可用分子式計(jì)算不飽和度，用于估計(jì)分子結(jié)構(gòu)中是否有雙鍵、叁鍵、苯環(huán)等。不飽和度

36、（）：是分子結(jié)構(gòu)中距離達(dá)到飽和時(shí)所缺的一價(jià)元素的“對(duì)”數(shù)。每缺兩個(gè)一價(jià)元素時(shí)，不飽和度為一。若分子中只含有C、H、O、N及鹵素等元素，則可用下式計(jì)算不飽和度=（2+2N+N-N）/2 （4.9）其中N、N及 N等分別是分子式中一價(jià)、三價(jià)及四價(jià)元素的數(shù)目。例如，求苯甲酰胺（CHNO）的不飽和度 ：=（2+2*7+1-7）/2=5。一般一個(gè)雙鍵、一個(gè)脂環(huán)對(duì)應(yīng)于一個(gè)不飽和度。在本例中一個(gè)苯環(huán)相當(dāng)于四個(gè)不飽和度（三個(gè)雙鍵，一個(gè)環(huán)），羰基相當(dāng)于一個(gè)不飽和度，故總的不飽和度為五。知道不飽和度對(duì)于解析分子結(jié)構(gòu)十分重要，請(qǐng)認(rèn)真體會(huì)，多多練習(xí)。 3紅外光譜解析紅外光譜解析原則：（1）先特征區(qū)，后指紋區(qū)。根據(jù)特征

37、區(qū)的譜峰指認(rèn)化合物有那些官能團(tuán)，確定化合物的類別是脂肪族，還是芳香族。指紋區(qū)的許多吸收峰可以作為相關(guān)峰，作為某些官能團(tuán)存在的旁證。細(xì)查指紋區(qū)的信息，確定化合物的細(xì)微結(jié)構(gòu)。（2）先最強(qiáng)峰，后次強(qiáng)峰。（3）先粗查，后細(xì)找。（4）先否定，后肯定。以上原則需綜合應(yīng)用，只有多作練習(xí)才可能融會(huì)貫通。 12、TG熱重?zé)嶂胤治鲋械拇郎y(cè)物質(zhì)重量值，相應(yīng)的有TGA，DTG。TGA為熱失重分析，即在溫度不斷變化的情況下通過(guò)儀器測(cè)定其重量的變化。DTG表示熱重的微分?？梢杂脕?lái)分析物質(zhì)在溫度不斷變化的情況下重量的變化情況。DTG曲線向下為失重峰這最為常見(jiàn)，向上為增重峰。13、DTA差熱分析(Differential T

38、hermal Analysis，DTA)差熱分析法是以某種在一定實(shí)驗(yàn)溫度下不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)和物理變化的穩(wěn)定物質(zhì)（參比物）與等量的未知物在相同環(huán)境中等速變溫的情況下相比較，未知物的任何化學(xué)和物理上的變化，與和它處于同一環(huán)境中的標(biāo)準(zhǔn)物的溫度相比較，都要出現(xiàn)暫時(shí)的增高或降低。降低表現(xiàn)為吸熱反應(yīng)，增高表現(xiàn)為放熱反應(yīng)。 當(dāng)給予被測(cè)物和參比物同等熱量時(shí)，因二者對(duì)熱的性質(zhì)不同，其升溫情況必然不同，通過(guò)測(cè)定二者的溫度差達(dá)到分析目的。以參比物與樣品間溫度差為縱坐標(biāo)，以溫度為橫座標(biāo)所得的曲線，稱為DTA曲線。 在差熱分析中，為反映這種微小的溫差變化，用的是溫差熱電偶。它是由兩種不同的金屬絲制成。通常用鎳鉻合金或

39、鉑銠合金的適當(dāng)一段，其兩端各自與等粗的兩段鉑絲用電弧分別焊上，即成為溫差熱電偶。 在作差熱鑒定時(shí)，是將與參比物等量、等粒級(jí)的粉末狀樣品，分放在兩個(gè)坩堝內(nèi)，坩堝的底部各與溫差熱電偶的兩個(gè)焊接點(diǎn)接觸，與兩坩堝的等距離等高處，裝有測(cè)量加熱爐溫度的測(cè)溫?zé)犭娕迹鼈兊母髯詢啥硕挤謩e接人記錄儀的回路中在等速升溫過(guò)程中，溫度和時(shí)間是線性關(guān)系，即升溫的速度變化比較穩(wěn)定，便于準(zhǔn)確地確定樣品反應(yīng)變化時(shí)的溫度。樣品在某一升溫區(qū)沒(méi)有任何變化，即也不吸熱、也不放熱，在溫差熱電偶的兩個(gè)焊接點(diǎn)上不產(chǎn)生溫差，在差熱記錄圖譜上是一條直線，已叫基線 。如果在某一溫度區(qū)間樣品產(chǎn)生熱效應(yīng)，在溫差熱電偶的兩個(gè)焊接點(diǎn)上就產(chǎn)生了溫差，從而

40、在溫差熱電偶兩端就產(chǎn)生熱電勢(shì)差，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大進(jìn)入記錄儀中推動(dòng)記錄裝置偏離基線而移動(dòng)，反應(yīng)完了又回到基線。吸熱和放熱效應(yīng)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的方向是相反的，所以反映在差熱曲線圖譜上分別在基線的兩側(cè),這個(gè)熱電勢(shì)的大小，除了正比于樣品的數(shù)量外，還與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)。許多物質(zhì)在加熱或冷卻過(guò)程中會(huì)發(fā)生熔化、凝固、晶型轉(zhuǎn)變、分解、化合、吸附、脫附等物理化學(xué)變化。這些變化必將伴隨體系焓的改變，因而產(chǎn)生熱效應(yīng)。其表現(xiàn)為該物質(zhì)與外界環(huán)境之間有溫度差。選擇一種對(duì)熱穩(wěn)定的物質(zhì)作為參比物，將其與樣品一起置于可按設(shè)定速率升溫的電爐中。分別記錄參比物的溫度以及樣品與參比物間的溫度差。以溫差對(duì)溫度作圖就可以得到一條差熱分析曲線

41、，或稱差熱譜圖。如果參比物和被測(cè)物質(zhì)的熱容大致相同，而被測(cè)物質(zhì)又無(wú)熱效應(yīng)，兩者的溫度基本相同，此時(shí)測(cè)到的是一條平滑的直線，該直線稱為基線。一旦被測(cè)物質(zhì)發(fā)生變化，因而產(chǎn)生了熱效應(yīng)，在差熱分析曲線上就會(huì)有峰出現(xiàn)。熱效應(yīng)越大，峰的面積也就越大。在差熱分析中通常還規(guī)定，峰頂向上的峰為放熱峰，它表示被測(cè)物質(zhì)的焓變小于零，其溫度將高于參比物。相反，峰頂向下的峰為吸收峰，則表示試樣的溫度低于參比物。一般來(lái)說(shuō)，物質(zhì)的脫水、脫氣、蒸發(fā)、升華、分解、還原、相的轉(zhuǎn)變等等表現(xiàn)為吸熱，而物質(zhì)的氧化、聚合、結(jié)晶、和化學(xué)吸附等表現(xiàn)為放熱。差熱曲線的峰形、出峰位置、峰面積等受被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量、熱傳導(dǎo)率、比熱、粒度、填充的程度、

42、周圍氣氛和升溫速度等因素的影響。因此，要獲得良好的再現(xiàn)性結(jié)果，對(duì)上述各點(diǎn)必須十分注意。一般而言，升溫速度增大，達(dá)到峰值的溫度向高溫方向偏移；峰形變銳，但峰的分辨率降低，兩個(gè)相鄰的峰，其中一個(gè)將會(huì)把另一個(gè)遮蓋起來(lái)。14、Hammett指示劑法大多數(shù)金屬氧化物以及由它們組成的復(fù)合氧化物，都具有酸性或者堿性，有時(shí)甚至同時(shí)具有這兩種性質(zhì)。按照酸堿的定義固體酸可以分成兩類。一類是能給出質(zhì)子的物質(zhì)叫Br&ouml;nsted酸，簡(jiǎn)稱為B酸；另一類是能接受電子對(duì)的物質(zhì)叫Lewis酸，簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)酸。在固體催化劑的表面上，酸中心的分布是不均勻的，這是由于其表面上能量分布的不均勻性造成的。催化劑表面酸分布是

43、指其表面酸濃度隨酸強(qiáng)度變化的情況。以每克催化劑樣品上酸量來(lái)表示酸濃度（即酸中心的數(shù)目）。在不同酸強(qiáng)度下酸的總量稱為總酸量。固體表面酸性質(zhì)就包括以上所述的酸類型、酸強(qiáng)度和酸量。固體酸的類型可以通過(guò)吡啶吸附的紅外光譜來(lái)測(cè)定。酸強(qiáng)度和酸濃度可以通過(guò)Hammett指示劑法來(lái)測(cè)定，但該方法所測(cè)定的是B酸和L酸的總結(jié)果。以B代表堿性的Hammett指示劑，當(dāng)它吸附在催化劑的表面上時(shí)，與表面上的H+發(fā)生相互作用生成相應(yīng)的共軛酸BH+：B + H+ = BH+ 將固體酸粉末樣品懸浮于非水惰性液體中，借助于指示劑用堿進(jìn)行滴定。滴定所用的堿必須是比指示劑更強(qiáng)的堿，通常采用 值約為+10的正丁胺。加入的堿首先吸附在

44、最強(qiáng)的酸性位上，并且最終從固體上取代指示劑分子。本實(shí)驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)正丁胺環(huán)己烷溶液滴定固體酸，從而求出酸量。當(dāng)某指示劑（ ）吸附在固體酸上變成酸型色時(shí)，使指示劑恢復(fù)到堿型色所需的正丁胺的滴定度，即為固體酸表面上酸中心數(shù)目的度量。用這種方法測(cè)定的酸量，實(shí)際上是具有酸強(qiáng)度 的那些酸中心的量。若以不同 值的指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)正丁胺環(huán)己烷溶液滴定，就可以得到不同酸強(qiáng)度范圍下的酸量，就將得到各H0下的酸量即酸分布15、"熱分析"這個(gè)詞具有廣泛的含義，根據(jù)國(guó)際熱分析和量熱協(xié)會(huì)組織(1CTAC)的定義，熱分析是指在程序溫度下，測(cè)量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度關(guān)系的一類技術(shù)。熱分析技術(shù)包括熱重分析(TG)、

45、離析氣體檢測(cè)(EGD)、離析氣體分析(EGA)、放射熱分析、熱離子分析；差熱分析(DTA)、差示掃描量熱(DSC)、熱機(jī)械分析(WA)、熱聲計(jì)、熱光學(xué)計(jì)、熱電子計(jì)、熱電磁計(jì)等。 隨著各種技術(shù)的相繼問(wèn)世，熱分析已在各個(gè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。從礦物、天機(jī)物、金屬、陶瓷到聚合物、電子材料、有機(jī)物、藥物、食品和生物器官，熱分析被應(yīng)用于每一個(gè)研究領(lǐng)域，并逐漸擴(kuò)展到工業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量控制中。 本文概述了1997-1998年熱分析方法的進(jìn)展與應(yīng)用；所選文獻(xiàn)多為某一領(lǐng)域的綜述性文獻(xiàn)。 1熱分析儀器、技術(shù)與方法 關(guān)于熱分析領(lǐng)域新儀器和方法的發(fā)展與應(yīng)用已有數(shù)篇綜述1-6，其總的發(fā)展趨勢(shì)是新技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)用領(lǐng)域的延伸；樣品重

46、量的減少，擴(kuò)散和滲透到生產(chǎn)線，使用計(jì)算機(jī)和機(jī)器入。在DSC，DTA領(lǐng)域的一個(gè)進(jìn)展是調(diào)制式示差掃描量熱儀、熱分析儀(modulated DSC, modulated DTA)的出現(xiàn)7,8。它在傳統(tǒng)DSC線性加熱或冷卻基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)正弦的溫度加熱速率，再利用傅里葉轉(zhuǎn)換不斷地對(duì)調(diào)幅熱流進(jìn)行計(jì)算，從而得到比傳統(tǒng)DSC更多的信息，如總熱流、調(diào)幅熱流、可逆熱流、不可逆熱流及熱容。同時(shí)具有高靈敏度和高分辨率，彌補(bǔ)丁傳統(tǒng)DSC不能同時(shí)具備高靈敏度和高分辨率的不足。MDESC已經(jīng)在高分子表征的幾個(gè)方面被證實(shí)有特殊用途，包括將復(fù)雜轉(zhuǎn)變分離成易解析的部分，提高檢測(cè)微弱轉(zhuǎn)變的靈敏度，由一個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程直接測(cè)量熱流和比熱

47、變化。在食品方面，比如冰凍食品的加工和儲(chǔ)存。冷凍食品的脆性，蛋白質(zhì)的變性等方面都有應(yīng)用。 由熱分析儀與其它儀器的特長(zhǎng)和功能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)聯(lián)用分析，擴(kuò)大分析內(nèi)容，是現(xiàn)代熱分析儀發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。已有商品化的各類聯(lián)用量熱儀，比如熱重分析儀與叮紅外分析儀，色譜儀，質(zhì)譜儀的聯(lián)用等。另外值得一提的是同時(shí)聯(lián)用技術(shù)。它是在程序控溫下，對(duì)同一試樣同時(shí)采取兩種或多種分析技術(shù)進(jìn)行分析，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。近期發(fā)展的有紫外-可見(jiàn)光示差掃描熱卡量熱儀(DPC)、微調(diào)制熱分析儀及微熱機(jī)械儀等。微調(diào)制熱分析儀、微熱機(jī)械是原子力顯微鏡與微量調(diào)制熱分析及熱機(jī)械分析技術(shù)相結(jié)合的結(jié)果。將傳統(tǒng)的AFM的探針用極微小的熱電阻取代，同時(shí)用

48、于加熱及溫度測(cè)量，以AFM分析顯示材料的形貌、相應(yīng)位置的熱傳導(dǎo)及熱擴(kuò)散區(qū)域分布和物理性質(zhì)的變化。顯微鏡分析與熱分析、熱機(jī)械分析相結(jié)合為其在諸如材料科學(xué)、制藥學(xué)、催化劑、薄膜、電子成分、法醫(yī)科學(xué)及生物體系等領(lǐng)域的應(yīng)用及研究提供了有力的手段。 在最近的二十年、光聲及光電技術(shù)被引入量熱研究，用于濃縮材料的熱性質(zhì)研究和各種材料、結(jié)構(gòu)的熱波探測(cè)9。在制藥工業(yè)應(yīng)用的反應(yīng)量熱儀可以通過(guò)中央個(gè)人電腦控制16個(gè)反應(yīng)參數(shù)并由屏幕進(jìn)行監(jiān)測(cè)10。在微反應(yīng)器中用小型化的量熱儀監(jiān)視熱物理反應(yīng)的可能性已經(jīng)討論11。用于測(cè)定燃料燃燒熱的熱彈量熱儀其兩個(gè)發(fā)展方向是測(cè)量及數(shù)據(jù)處理的高度自動(dòng)化和無(wú)水熱彈量熱儀的發(fā)展12。動(dòng)力學(xué)量熱

49、法是基于溫度調(diào)制方法和絕熱方法發(fā)展起來(lái)的，可以得到動(dòng)力學(xué)熱容數(shù)據(jù)。這是與材料的動(dòng)力學(xué)相關(guān)的一個(gè)基本量，Jeong對(duì)其進(jìn)展進(jìn)行了綜述13。動(dòng)力學(xué)量熱儀已被用于過(guò)冷液體的慢弛豫研究。自由模式動(dòng)力學(xué)研究方法用于DSC研究中，提供了一種可靠的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述化學(xué)反應(yīng)14。Marison對(duì)生物反應(yīng)量熱儀進(jìn)行了綜述15。滴定量熱儀被主要應(yīng)用于四個(gè)主題的研究16：(1)水溶液中的配對(duì)焓和溶質(zhì)-溶質(zhì)相互作用參數(shù)；(2)離子表面活性劑形成膠束的解體；(3)蛋白-配體相互作用17；(4)高分子吸附劑上被吸附物的吸附。滴定量熱還被用于某些反應(yīng)熱的測(cè)定18。 2熱分析方法的應(yīng)用 2.1 材料，化工和炸藥推進(jìn)劑DSC被用于研究無(wú)機(jī)玻璃的結(jié)構(gòu)松弛過(guò)程19，鐵酸鹽不銹鋼結(jié)構(gòu)變化20、金屬氧化物和玻璃的熱力學(xué)和化學(xué)結(jié)構(gòu)21以及多孔材料相轉(zhuǎn)變22、材料防火性測(cè)試23及氣體性質(zhì)研究24等。此外，DSC非常適合熱硬化性粉末涂料性質(zhì)的測(cè)定，二者被認(rèn)為是完美的搭配25。熱分析方法還被用于黑色物質(zhì)(碳、焦碳和活性炭)的分