热分析讲义课件.ppt

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1、热分析技术简介热分析国际热分析协会（ICTA)热分析定义：在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一种技术。热分析物质加热冷却热量变化重量变化长度变化粘弹性变化气体发生热传导其他DTATGTMADMADSCEGADTG（逸出气分析）（动态机械分析）（微分热重分析）（热机械分析）热分析技术分类物理性质技术名称简称物理性质技术名称简称质量热重法TG机械特性机械热分析TMA导热系数法DTG动态热逸出气检测法EGD机械热逸出气分析法EGA声学特性热发声法热传声法温度差热分析DTA光学特性热光学法焓差示

2、扫描量热法*DSC电学特性热电学法尺度热膨胀法TD磁学特性热磁学法*DSC分类：功率补偿DSC和热流DSC。基本原理基线与仪器校正实验的影响因素应用实例基本原理差热分析-DTA(DifferentialThermalAnalysis)的基本原理DTA是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。DTA曲线是描述试样与参比物之间的温差(ΔT)随温度或时间的变化关系。在DTA实验中，试样温度的变化是由于相转变或反应的吸热或放热效应引起的。如：相转变、熔化、结晶结构的转变、升华、蒸发

3、、脱氢反应、断裂或分解反应、氧化或还原反应、晶格结构的破坏和其它化学反应。一般说来，相转变、脱氢还原和一些分解反应产生吸热效应；而结晶、氧化等反应产生放热效应。差示扫描量热-DSC(DifferentialScanningCalorimetry)的基本原理DSC是在程序控制温度下，测量输给试样和参比物的功率差与温度关系的一种技术。DSC的主要特点是试样和参比物分别各有独立的加热元件和测温元件，并由两个系统进行监控。其中一个用于控制升温速率，另一个用于补偿试样和惰性参比物之间的温差。DSC的基本原理功率

4、补偿型(PowerCompensation)在样品和参比品始终保持相同温度的条件下，测定为满足此条件样品和参比品两端所需的能量差，并直接作为信号Q（热量差）输出。热流型(HeatFlux)在给予样品和参比品相同的功率下，测定样品和参比品两端的温差T，然后根据热流方程，将T（温差）换算成Q（热量差）作为信号的输出。DSC是在控制温度变化情况下，以温度（或时间）为横坐标，以样品与参比物间温差为零所需供给的热量为纵坐标所得的扫描曲线。DTA是测量T-T的关系，而DSC是保持T=0，测定H-T的

5、关系。两者最大的差别是DTA只能定性或半定量，而DSC的结果可用于定量分析。DSC与DTA测定原理的不同DTA吸热转变曲线在0-a区间，ΔT大体上是一致的，形成DTA曲线的基线。随着温度的增加，试样产生了热效应(例如相转变)，则与参比物间的温差变大，在DTA曲线中表现为峰。显然，温差越大，峰也越大，试样发生变化的次数多，峰的数目也多，所以各种吸热和放热峰的个数、形状和位置与相应的温度可用来定性地鉴定所研究的物质，而峰面积与热量的变化有关。DSC曲线试样在热反应时发生的热量变化，由于及时输入电功率而得到

6、补偿，所以实际记录的是试样和参比物下面两只电热补偿的热功率之差随时间t的变化dH/dt－t关系。如果升温速率恒定，记录的也就是热功率之差随温度T的变化dH/dt－T关系，如图所示。其峰面积S正比于热焓的变化：ΔHm=KS式中，K为与温度无关的仪器常数。热重法原理及特点（TG）热重分析法(ThermogravimetricAnalysis.简称TG)是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。许多物质在加热过程中常伴随质量的变化，这种变化过程有助于研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等

7、物质的物理现象；也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。热重分析法的重要特点是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率，可以说，只要物质受热时发生重量的变化，就可以用热重法来研究其变化过程。热重曲线图a-TG曲线；b-DTG曲线从热重法可派生出微商热重法(DTG)，它是TG曲线对温度(或时间)的一阶导数。以物质的质量变化速率dm/dt对温度T(或时间t)作图，即得DTG曲线，如图曲线b所示。DTG曲线上的峰代替TG曲线上的阶梯，峰面积正比于试样质量。DTG曲线可以微分TG曲线

8、得到，也可以用适当的仪器直接测得，DTG曲线比TG曲线优越性大，它提高了TG曲线的分辨力。将热重分析TG与差热分析DTA或差示扫描量热DSC结合为一体，在同一次测量中利用同一样品可同步得到热重与差热信息。相比单独的TG与/或DSC测试，具有如下显著优点：消除称重量、样品均匀性、温度对应性等因素影响，TG与DTA/DSC曲线对应性更佳。根据某一热效应是否对应质量变化，有助于判别该热效应所对应的物化过程（如区分熔融峰、结晶峰、相变峰与分解峰、氧化峰等）。在反