差热分析法教学ppt课件

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1、2.差热分析法(DifferencialThermalAnalysis,DTA）差热分析是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差随温度变化的一种技术。参比物：在测量温度范围内不发生任何热效应的物质，如Al2O3、MgO等当试样发生任何物理（如相转变、熔化、结晶、升华等）或化学变化时，所释放或吸收的热量使试样温度高于或低于参比物的温度，试样和参比物之间就出现温度差，温度差随温度变化的曲线称差热曲线或DTA曲线。1.差热分析基本原理热电偶与差示热电偶:差热分析原理ABA'B'C'C时间ΔTT时间ΔTT试样升温曲线与DTA曲线差热曲线是由

2、差热分析得到的记录曲线。纵坐标是试样与参比物的温度差ΔT，向上表示放热反应，向下表示吸热反应，横坐标为T（或t）。基线：ΔT近似于0的区段(AB,DE段)。峰：离开基线后又返回基线的区段(如BCD)。吸热峰、放热峰峰宽：离开基线后又返回基线之间的温度间隔(或时间间隔)(B’D’)。峰高：垂直于温度(或时间)轴的峰顶到内切基线之距离(CF)。峰面积：峰与内切基线所围之面积(BCDB)。外推起始点(出峰点)：峰前沿最大斜率点切线与基线延长线的交点(G)。DTA曲线术语典型的吸热DTA曲线2.差热分析装置用于差热分析的仪器装置称为差热分析仪。它是

3、使用加热炉中的试样及参比物支持器间的温差热电偶，把温差信号变为电信号（通常是电压），然后经放大记录。DTA仪的基本结构通常由加热炉、温度控制系统、信号放大系统、差热系统及记录系统组成。差热分析仪3.影响差热分析的因素影响差热分析的主要因素有三个方面：仪器因素，实验条件和试样。仪器因素的影响1）仪器加热方式、炉子形状、尺寸等，会影响DTA曲线的基线稳定性。2）样品支持器的影响3）热电偶的影响4）仪器电路系统工作状态的影响坩埚材料在差热分析中所采用的坩埚材料大致有：玻璃、陶瓷、α-Al2O3、石英和铂等。要求：对试样、产物（包括中间产物）、气氛

4、都是惰性的，并且不起催化作用。对碱性物质（如Na2CO3）不能用玻璃、陶瓷类坩埚；含氟高聚物（如聚四氟乙烯）与硅形成化合物，也不能使用玻璃、陶瓷类坩埚；铂具有高热稳定性和抗腐蚀性，高温时常选用，但不适用于含有P、S和卤素的试样。另外，Pt对许多有机、无机反应具有催化作用，若忽视可导致严重的误差。聚丙烯腈的DTA曲线放热200300400温度C10C/minΔT铂坩埚对聚丙烯腈降解反应的影响用铂坩埚用石英坩埚空气实验条件的影响1）气氛和压力的影响2）升温速率的影响3）试样的预处理及用量4）参比物的影响5）纸速的影响1）气氛和压力的影响不同

5、性质的气氛如氧化性、还原性和惰性气氛对DTA曲线的影响是很大的。如：在空气和氢气的气氛下对镍催化剂进行差热分析，所得到的结果截然不同。在空气中镍催化剂被氧化而产生放热峰。商品尼龙-6纤维在空气和氮气中的DTA曲线吸热△T氮气中空气中氧化2）升温速率的影响在DTA实验中，升温速率是对DTA曲线产生最明显影响的实验条件之一。当即升温速率增大时，单位时间产生的热效应增大，峰顶温度通常向高温方向移动，峰的面积也会增加。另外，曲线形状也有很大变化。升温速率大时，则峰变高变宽（温度为横坐标）。不同升温速率对高岭土脱水反应DTA曲线的影响75100125

6、150温度C吸热1k/min5k/min10k/min不同升温速率下CuSO45H2O的DTA曲线升温速率对DTA曲线的影响3）试样的预处理及用量近20年来发展的微量技术一般用5～15mg左右。最新仪器有用1～6mg试样的。目前一般习惯把50mg以上算常量，50mg以下算微量。试样量越多，内部传热时间越长，形成的温度梯度越大，DTA峰形就会扩张，分辨率要下降，峰顶温度会移向高温，即温度滞后会更严重。试样粒度、形状的影响硝酸银转变的DTA曲线从左图中，我们可以看出：对试样要尽量均匀，最好过筛。（a）原始试样（b）稍微粉碎的试样（c）仔细研

7、磨的试样(a)(b)(c)150160170180ΔT温度（C）4）参比物的影响热分析用的参比物一般都用α-Al2O3即在高温下锻烧过的氧化铝粉末。在所使用的温度范围内是热惰性的。参比物与试样比热及热传导率相同或相近，这样DTA曲线基线漂移小。作参比物的条件：在相同的实验条件下，同一试样如走纸速度快，峰的面积大，但峰的形状平坦，误差小；走纸速度小，峰面积小。走纸速度（升温速度与记录速度的配合）——走纸速度与升温速度相配合。——升温速度10K/min/走纸速度30cm/h。5）纸速的影响4.差热曲线分析及应用依据差热分析曲线特征，如各种吸热

8、与放热峰的个数、形状及相应的温度等，可定性分析物质的物理或化学变化过程，还可依据峰面积半定量地测定反应热。差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因定性分析定性表征和鉴别物质依据：将