5、热分析四大支柱分为9大类17类（ICTA）热重分析TG（-）（微商用热重分析DTG（差热分析DTA（）差示扫描量热法DSC（））2热重分析法（-） ，TG）1.定义：在程序控温下测量物质的质量与温度或时间关系的方法，通常测量样品的质量变化与温度的关系。控温方法：升温法，恒温法测定程序升温下物质质量变化与温度的关系，在恒温条件下，求样品质量变化与时间变化的函数关系热分析仪2、仪器基本结构由精密天平、加热装置组成高温炉和温度控制单元组成高温炉基本原理热电偶温度控制单元天平基本原理：将被测物体置于耐高温容器中。 该容器被放置在具有可编程温度控制的高温炉中。 上端悬挂在高灵敏度和精确度的平衡上。 在加热或冷却过程中，被测物体的重量会因反应而发生变化。 通过天平测量温度变化引起的重量变化，即可得到1011热重分析曲线。 热重分析曲线DTG曲线：一阶微分124.1。 热重曲线（TG曲线）：质量变化与温度的关系。 曲线纵坐标：重量——质量从上到下递减。 横坐标：温度或时间——热重曲线中从左到右增加。 ，水平部分代表权重恒定，曲线斜率变化的部分代表权重变化。 根据热重曲线上每一步的失重，可以很容易地计算出每一步的失重分数，从而判断样品的热分解机理和每一步的分解情况。 产品。
还可以看到热稳定温度区、反应区、反应产生的中间体和最终产物。 13 实例： 固体热分解反应：A（固体）B（固体）+C（气体）的典型热重曲线如图所示。 失重百分比为：（W0-W1）/W0100 示例：PET（聚对苯二甲酸塑料热分解）15154.2。 导数热重曲线（DTG曲线）：样品质量变化率与温度或时间的关系曲线。 纵坐标：dW/dt（或dW/dT）——从上到下递减。 横坐标：温度或时间——从左到右增加160，即为失重率的最大值，与TG曲线的拐点一致。 对应。 DTG 曲线上的峰面积与重量损失成正比。 ． 影响热重曲线的因素 1、实验条件的影响：样品盘的影响、挥发物冷凝的影响、升温速率的影响、气氛的影响 2、样品的影响：样品的影响受样品量、样品粒径、CO2气氛、空气或N2气氛的影响，物质的反应温度会发生很大变化。 最好的方法是根据天平的灵敏度，尽可能使用少量的样品。 用量大：吸放热引起的温度偏差大，不利于热扩散和传热。 小粒径样品的热分解温度比大粒径样品低，反应范围也较窄。 升温速率越大，热滞后越严重，导致起始温度和终止温度出现偏差。 加热屏板将18曲线的AB段解决形成平台，这意味着样品在室温至45℃之间没有失重。 因此mo=10.8mg。 曲线BC为第一步，减重为mo-m1=1.55mg。 获得质量损失率的实验条件为：样品质量为：10.8mg，升温速率为10次/min，采用静态空气，在铝坩埚中输入曲线。 CD段是另一个平台，对应质量m1； 曲线DE为第二步，质量损失为1.6mg。 求质量损失率：TG曲线热分解行为研究以热重分析应用为例19 曲线EF段也是一个平台，对应的质量为m2； 曲线FG为第三步，质量损失为0.8mg。 即可求得质量损失率，并可推导出脱水方程如下： 20 第二理论质量损失率也是14.4%； 第三次质量损失 损失率为7.2%； 剩余固体质量理论计算值为63.9%，总失水量为36.1%。
理论计算的质量损失率与TG实测值基本一致。 根据该方程，可以计算出理论质量损失率。 计算结果表明，第一次理论质量损失率为14.4.4%和7.2%。 验证：211.概念是在程控温度下测量物质与参考物质之间的温差与环境温度之间关系的技术。 2.基本原理背景知识：样品中的任何物理或化学变化都会释放或吸收热量，导致样品的温度发生变化。 21 差热分析（DTA）如相变、熔化、结晶、升华等氧化还原反应、断裂和分解反应、脱氢反应、晶格破坏等化学反应等。 2222 将测试样品和标准物质放置加热或冷却在相同的热条件下，记录样品在特定温度下发生物理、化学反应引起的热效应的变化，得到差热曲线，即DTA曲线。 参比材料应为惰性材料，即在测量温度范围内不产生任何热效应（放热、吸热）的材料，如：α-A12O3、α-石英、硅油。 2323差热计炉提供的热流量为： Q 当样品无热效应时： 当样品有吸热效应时： (Qg) SQRTS < TR 峰向下 当样品有放热效应时： (Q + g) SQRTS > TRDTA曲线纵坐标：温差（横坐标：温度T（或时间t）基线-T接近零（图中AB和DE部分）；峰-BCD；峰高-CF；峰面积-BCDB外推起点（峰点）——峰前沿的最大斜率点 与基线延长线的交点（G）表示向下吸热过程和向上放热过程 2424 如果样品中不发生热效应，在理想情况下，样品温度与参考温度相等，T=0，差热电甚至没有信号输出，记录仪上记录温差的笔只画出一条直线（即基线）。
25254. 差热分析仪的组成 加热炉温差检测仪 温度程序控制器 信号放大器记录仪 气氛控制设备 26 差热分析仪 27 热电偶是差热分析的关键部件 热电偶 28 电热丝 热电偶 金属经典测量元件 易受环境影响样品和参考材料的密度、导热率、比热容和热扩散。 29、按照给定的程序方法（加热、冷却、恒温、循环）使炉温以一定的速度变化。 加热速度：1~100K/min，常用：1~20K/min 微伏放大器：灵敏稳定； 10uV用于放大温差电位差。 热信号必须被放大，然后发送到记录仪进行记录。 记录仪：多笔记录仪气氛控制系统：Ar； N2 30 30 DTA曲线提供的信息 峰数：表示物质发生物理和化学变化的次数 峰方向：表示系统热效应的正负 峰面积：表示物质的热效应的大小热效应 注：两种或多种物质不会相互反应 对于物质混合物，差热曲线是它们各自差热曲线的叠加。 31 差热分析中会出现吸热和放热的物理和化学反应现象。 吸热和放热现象。 吸热和放热现象。 结构转型。 熔融、汽化、升华、吸附、化学解吸、沉淀、脱水、分解、氧化程度、氧化还原和还原。 氧化还原反应的定性分析。 32 6. 影响差热分析曲线的因素 影响差热分析的因素主要有3个： 不同升温速率对高岭土脱水反应DTA曲线的影响 (1) 实验条件的影响 1. 升温速率 2. 气氛——不同性质的气氛如氧化气氛、还原气氛或惰性气氛对DTA测量影响很大。 标准物质的量、比重、粒径、比热和导热系数应尽可能与样品一致，否则基线可能会发生偏移，甚至引起缓慢变化。 假峰常用参考资料：α- （2）样品用量：如果样品用量大，热效应大，峰温滞后，容易掩盖相邻的小峰、小谷。
原则是少用，一般为10～30毫克。 (3)仪器因素：仪器内加热方式、炉膛形状和尺寸的影响。 样品架（均温块的结构和材料）。 热电偶位置、热电偶类型和尺寸的影响 34 34 实施例1、从热分析曲线推断的分解过程，在所示温度范围内发生了两次热分解反应，且均为吸热反应。 两次热分解反应对应的热失重分别为14%和22%，推测两次热分解反应的产物中气相逸出，从而减轻了重量。 6.差热分析的应用 (1)推断材料的分解过程。 35 35的分子量为117：第一次热失重时损失的重量为14%，对应的分子量约为16.4，相当于NH3的分子量，即氨HVO3的损失剩余气化后； 第二次热失重反应后的累计失重为22%微商热重，减去第一次热失重反应损失的量，还有8%，相当于分子量9.4，相当于H2O的一半。 这样，完整的热分解反应方程为： -NH3 -1/2 H2O --------HVO3--------------V2O5 36 36 （2）材料鉴定成分分析采用差热分析，主要根据物质的相变（包括熔化、升华和晶变等）和化学反应（包括脱水、分解、氧化还原等）产生的特征吸热或放热来识别材料。顶峰。
有些材料通常具有相对复杂的 DTA 曲线。 虽然DTA曲线上的所有峰都无法解释，但它们就像“指纹”一样表征了材料的特性。 37 37 38 12/30/2015 38 39 39 （3）材料相结构的变化 检测非晶相分离最直接的方法是通过电子显微镜观察，但电子显微镜分析比较复杂，需要较长的时间从样品制备到分析。 比较长，而且使用DTA不仅制备样品简单，而且方便快捷。 40 40 引入 CaF2 的 Na2O-CaO-SiO2 体系样品的 DTA 41 41 凝胶材料 TG DTA 的烧结过程研究 42 (DSC, ( ) 1. DSC 的定义是保持样品和标准物质程控温度下样品和参比物之间的温度始终相同微商热重，是一种测量随温度或时间变化而传输到样品和参比物的能量差的技术优点：没有温差且样品与参比物之间没有热传递，因此热损失小，检测信号大。灵敏度和准确度大大提高，可以进行定量分析。定性分析，灵敏度不高 43 2.测量方法分类及其工作原理功率补偿差示扫描量热法热流差示扫描量热法在样品和参比产品始终保持相同温度的情况下，测量样品和参比产品两端所需的能量差，满足这个条件，直接将其作为信号Q（热差）输出。 在给予样品和参比产品相同功率的情况下，测量样品和参比产品两端的温差T，然后根据热流方程将T（温差）转换为Q（热差）：信号输出。 差示扫描量热法可以直接测量样品发生物理或化学变化时的温度。
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