热重及其联用技术学习教案

1、会计学1热重及其联用技术热重及其联用技术(jsh)第一页，共25页。第1页/共24页第二页，共25页。 由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，这个力又与线圈中的电流成比例，因此，只需测量(cling)并记录电流的变化，便可得到质量变化的曲线。其原理见图1。图1 电磁式微量热天平(tinpng)示意图第2页/共24页第三页，共25页。该仪器(yq)的最优样品测定量为15mg。允许进入反应炉管的气体最大流速为100ml/min。允许极限升温速率为50/min允许的极限最高温度为1550 气氛：惰性，氧化，还原，静态，动态。采用 TG-DTA 、 TG-DSC样品支架图2 德国NETZSCH 同步

2、(tngb)热分析仪剖面图第3页/共24页第四页，共25页。第4页/共24页第五页，共25页。图3 草酸钙的差热-热重分析(fnx)CaC2O4H2O CaC2O4+H2OCaC2O4 CaCO3+COCaCO3 CaO+CO2草酸钙分解(fnji)过程：第5页/共24页第六页，共25页。第6页/共24页第七页，共25页。图4 不同升温速率下煤的气化反应(fnyng)TG与DTG曲线 升温速率(sl)越大，所产生的热滞后现象越严重，往往导致热重曲线上的起始温度Ti和终止温度Tf偏高。虽然反应温度随升温速率(sl)变化而变化，但失重量基本保持恒定。15K/min20K/min10K/min第7页

3、/共24页第八页，共25页。3、气氛的影响(yngxing) 吹扫气体的改变对 TG曲线的影响(yngxing)非常显著。 图5为煤与CO2在1000温度下与CO2反应的失重(sh zhng)曲线，在1000之前通入100ml/minN2，温度达到1000时反应炉内通入50ml/minCO2和50ml/minN2的混合气体 。第8页/共24页第九页，共25页。4、浮力效应的影响 浮力效应是由于升温使样品周围的气体热膨胀，从而导致(dozh)相对密度下降，浮力减少，样品表观增重。5、 挥发物冷凝的影响 分解产物从样品中挥发出来后，往往会在低温处再冷凝，如果冷凝在试样皿上会造成测得的失重结果偏低，

4、而当温度进一步升高，冷凝物再次挥发则会产生假失重，使 TG曲线变形。第9页/共24页第十页，共25页。 图6 一种石油焦的CO2气化反应(fnyng)TG曲线第10页/共24页第十一页，共25页。 综上分析可知，样品用量和颗粒大小、升温速率、气氛(qfn)及浮力效应等都是影响 TG曲线的因素。因此在进行热重分析时，对不同样品进行比较时应选择同样的升温速率、相同的气氛(qfn)和基线，样品尽量制备成细小的颗粒，并装填紧密 ,使样品颗粒间接触良好，有利于热传导，以减少热滞后现象。7、基线漂移 基线漂移是指仪器在升温过程中，试样的质量没有增加或减少，而记录曲线却显示出有质量变化的一种现象。原因(yu

5、nyn)包括：天平周围的气体密度和温度变化而引起基线变化、天平的膨胀效应、挥发物在低温区的凝结等。第11页/共24页第十二页，共25页。四、热重联用技术(jsh) DTA是差热分析法(Differential Thermal Analysis)的简称，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(jsh)。 物质在受热或冷却过程中发生的物理变化和化学变化均伴随着吸热和放热现象。 物理变化：晶型转变、沸腾、升华、蒸发、熔融 化学变化：氧化还原、分解、脱水和离解 差热分析正是建立在物质的这类性质基础之上的一种检测方法。 第12页/共24页第十三页，共25页。图7 TG-DT

6、A支架(zhji)构造差热分析的基本原理：以某种在一定实验温度下不发生差热分析的基本原理：以某种在一定实验温度下不发生(fshng)任何化学反应和物理变化的稳定物质（参比物）与等量的未知物在相同环境中等速变温的情况下相比较，未知物的任何化学和物理上的变化，与和它处于同一环境中的标准物的温度相比较，都要出现暂时的增高或降低。降低表现为放热反应，增高表现为吸热反应。任何化学反应和物理变化的稳定物质（参比物）与等量的未知物在相同环境中等速变温的情况下相比较，未知物的任何化学和物理上的变化，与和它处于同一环境中的标准物的温度相比较，都要出现暂时的增高或降低。降低表现为放热反应，增高表现为吸热反应。 优

7、优 点：一个样品，一次升温就可同时获得样品的重量变化及热效应信息点：一个样品，一次升温就可同时获得样品的重量变化及热效应信息第13页/共24页第十四页，共25页。 零线：理想状态T=0的线； 基线(jxin)：实际条件下试样无热效应时的曲线部份； 吸热峰：TSTR，T0时的曲线部分； 放热峰：TSTR，T0时的曲线部分； 起始温度（Ti）：热效应发生时曲线开始偏离基线(jxin)的温度； 终止温度（Tf）：曲线开始回到基线(jxin)的温度； 峰顶温度（Tp）：吸、放热峰的峰形顶部的温度， 峰高：是指内插基线(jxin)与峰顶之间的距离； 峰面积：是指峰形与内插基线(jxin)所围面积； 图8

8、 聚合物材料(cilio)的典型DTA曲线第14页/共24页第十五页，共25页。图9 草酸钙的分解(fnji)曲线第15页/共24页第十六页，共25页。2、TG-DSC联用DSC测量原理：DSC和DTA仪器装置相似，所不同的是在试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝，当试样在加热过程中由于热效应与参比物之间出现温差T时，通过差热放大电路和差动热量补偿放大器，使流入补偿电热丝的电流发生变化，当试样吸热时，补偿放大器使试样一边的电流立即增大；反之，当试样放热时则使参比物一边的电流增大，直到两边热量平衡，温差T消失为止。换句话说，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补偿，所以实际(s

9、hj)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的变化关系。 第16页/共24页第十七页，共25页。DSC曲线 :在操作中，通过单独的加热器补偿样品在加热过程中发生的热量变化，以保持样品和参比物的温差为零。这种补偿能量(即样品吸收或放出的热量)所得的曲线称DSC曲线。是以样品吸热或放热的速率(sl)，即热流量dQdt(单位mJs)为纵坐标，以时间t或温度T为横坐标。曲线离开基线的位移，代表样品吸热或放热的速率(sl)；曲线中的峰或谷所包围的面积，代表热量的变化。可测定多种热力学和动力学参数，如比热容、焓变、反应热、相图、

10、反应速率(sl)、结晶速率(sl)、高聚物结晶度、样品线度等。 第17页/共24页第十八页，共25页。图10 草酸钙的TG-DSC曲线(qxin)第18页/共24页第十九页，共25页。图11 热重红外联用仪第19页/共24页第二十页，共25页。图12 石油焦-CO2气化反应(fnyng)TG曲线图13 石油焦-CO2气化(q hu)反应过程红外光谱图第20页/共24页第二十一页，共25页。草酸钙加热分解过程(guchng)红外分析图14 草酸钙分解(fnji)第21页/共24页第二十二页，共25页。50010001500200025003000350040004500-10123456 Absorbance/UnitsWavenumber/cm-1 1# 2# 3#图15 草酸钙分解(fnji)红外光谱图第22页/共24页第二十三页，共25页。第23页/共24页第二十四页，共