热重-差热联用热分析.pdf

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1、实验11热重-差热联用热分析中山大学理工学院　材料物理实验室一、概述ß热分析是“在程序温度下，测量物质的物理性质随温度变化的一类技术”。——国际热分析协会（ICTA）几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数二、热重法（TG）原理¢热重法（Thermogravimetry，TG）是在程序控制温度下，测量物质的质量随温度（或时间）变化关系的一种技术。lepFurnacemSaBalance常规天平：静态称量，温度室温，气氛空气；热天平：动态称量，温度可变，气氛可变。热重曲线45℃CuSO·5H

2、O→CuSO·3HO+2HO↑42422100℃CuSO·3HO→CuSO·HO+2HO↑42422212℃CuSO·HO→CuSO+HO↑4242TG曲线的信息：样品及其五水硫酸铜的热失重曲线中间产物的组成，热稳定（10.8mg，静态空气，性，热分解及生成的产物10℃/min）等与质量相联系的信息。微商热重曲线（DTG）微商热重法（DerivativThermogravimetry，DTG）或称导数热重法：记录TG曲线对温度（或时间）的一阶导数的一种技术。DTG曲线特点：¢精确反映出每个失重阶段的起始反应温度、最大反应速率温度

3、和反应终止温度；¢DTG曲线的峰面积与TG曲线上对应的失重量成正比；¢当TG曲线对某些受热过程出现的台阶不明显时，利用DTG曲线能明显区分。热重法可检测的变化过程TG物理变化化学变化升华、汽化、吸固体气体固体固体＋气体附、解吸、吸收12固体＋气体固体12固体＋固体固体＋气体123只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究。但对于像熔融、结晶和玻璃化转变之类的热行为，样品质量没有变化，热重分析方法就不适用了。三、差热分析（DTA）原理¢差热分析（DifferentialThermalAnalysis，DTA）是在程序控制温

4、度下，测量物质和参比物的温度差随温度（或时间）变化的一种技术。∆T＝T－TSR典型的典型的DTADTA曲线曲线DTA曲线峰的物理化学归属升温的焓变升温的焓变变化的类型变化的类型吸热放热吸热放热化学变化物理变化化学吸附√结晶转变√√去溶剂化√熔化√脱水√结晶√分解√√汽化√氧化裂解√升华√在气氛下氧化√吸附√在气氛下还原√解吸附√氧化还原反应√√吸水√固态反应√√居里点转变√燃烧√玻璃化转变聚合√液晶转变√（树脂）预固热容转变化催化反应√四、热重-差热联用分析-------结合TG及DTA的同步分析技术优点：一个样品，一次升温就可

5、同时获得样品的重量变化及热效应信息尼龙6的TG-DTA曲线五、TG-DTA联用热分析的影响因素¢升温速率：升温速率越大，热重曲线上的起始分解温度和终止分解温度偏高。升温速率提高时，DTA曲线的峰温上升，峰面积与峰高也有一定上升。¢样品因素：（1）试样量：试样量大时TG曲线的清晰度变差，并移向较高温度。同样试样用量对DTA曲线也有很大影响，一般说试样量少，差热曲线出峰明显、分辨率高，基线漂移也小，因此试样用量应在热重/差热联用分析仪灵敏度范围内尽量少。（2）粒度：粒度越细，TG曲线起始分解温度越低，DTA曲线峰温越低。¢气氛升温速

6、率的影响lepFurnacemSaBalance°试样受热升温是通过介质-坩埚-试样进行热传递的，在炉子和试样坩埚之间可形成温差。升温速率不同，温差就不同，导致测量误差。°升温速率对试样的分解温度有影响。升温速率快，造成温差和热滞后大，分解起始温度和终止温度都相应升高。°实验中，升温速率一般选用5和10℃/min。胆甾醇丙酸酯升温速率增大，相邻峰之间的分辨率下降。但用较高的升温速率可检测出小的相变峰，即提高了检测灵敏度。升温速率的影响°升温速率不同，可导致TG曲线形状改变。升温速率快时，TG曲线弯曲（拐点）不明显，不利于中间产物

7、的检出；升温速率慢时，可显示热重曲线的全过程。°一般来说，升温速率为5、10℃/min时，对TG曲线的影响不太明显。°升温速率对失重量无影响。试样量的影响样品量：1-500mg；2-200mgCuSO4·5H2OCuSO4·3H2OCuSO4·H2OCuSO4试样用量增加会使TG曲线向高温方向偏移。当试样用量在热重天平灵敏度允许的范围内，应尽量减少，以得到良好的检测效果。试样用量和粒度试样粒度和形状的影响样品粒度不同，会引起气体产物扩散的变化，导致反应速度和曲线形状改变。粒度越小，反应速度越快，热重曲线上的分解起始点和结束点的温

8、度降低，反应区间变窄。气氛的影响°气氛种类惰性气氛：N、Ar、He2氧化气氛：空气、氧气还原气氛：H、CO2分解温度：T