差示扫描量热法

1、差示扫描量热法差示扫描量热法（DSC）1 概念概念 2 原理原理3 仪器仪器4 DSC分析的特点分析的特点5 DSC曲线曲线6 DSC的应用的应用7 DSC和和DTA的比较的比较 2.1 概念概念 差示扫描量热法（差示扫描量热法（DSCDSC）：在）：在程序控温程序控温下下, ,测量输给测量输给物质和参比物的功率差与温度关系的一种技术。即物质和参比物的功率差与温度关系的一种技术。即测测量为使被测样品与参比物温度一致所需的量为使被测样品与参比物温度一致所需的能量能量差差E E。 样品样品参比物参比物能量差能量差程序控温程序控温温度温度E=f(T) 2.2 原理原理DSC测量原理如上图所示：测量原

2、理如上图所示： 差示扫描量热法是直接测定样品加热过程的焓变。差示扫描量热法是直接测定样品加热过程的焓变。测定时把样品和参比物放置在相互绝缘但相同的热条件测定时把样品和参比物放置在相互绝缘但相同的热条件下，按给定的程序升降温，并始终保持样品和参比物的下，按给定的程序升降温，并始终保持样品和参比物的温差等于零。当样品中发生有热效应变化时，由装在样温差等于零。当样品中发生有热效应变化时，由装在样品和参比物底部的微加热器提供能量，维持二者的温度品和参比物底部的微加热器提供能量，维持二者的温度相同，微加热器所提供的能量由转换器转化为电信号后相同，微加热器所提供的能量由转换器转化为电信号后作为作为DSC曲

3、线记录下来。曲线记录下来。 而而DSC又可分为又可分为功率补偿型功率补偿型DSC和和热流型热流型DSC两大两大类。类。 2.3 仪器仪器差示扫描量热仪主要由加热炉，程序控温系统，气差示扫描量热仪主要由加热炉，程序控温系统，气氛控制系统，信号放大器，记录系统等部分组成。氛控制系统，信号放大器，记录系统等部分组成。与差热分析仪的主要区别在于与差热分析仪的主要区别在于DSC仪中样品和参比仪中样品和参比物各自装有单独的加热器，而物各自装有单独的加热器，而DTA仪中样品和参仪中样品和参比物采用同一加热器。比物采用同一加热器。 图a为功率补偿DSC样品支持器，b为加热控制回路。 2.4 DSC分析的特点分

4、析的特点 使用温度范围宽（使用温度范围宽（-175 725 ） 分辨能力高分辨能力高 灵敏度高灵敏度高 2.5 差示扫描量热曲线差示扫描量热曲线差示扫描量热法记录的差示扫描量热法记录的曲线为差示扫描量热曲线为差示扫描量热曲线，纵坐标为样品曲线，纵坐标为样品与参比物的热流率与参比物的热流率dH/dtdH/dt，单位为，单位为J/sJ/s，横坐标是时间（横坐标是时间（t t）或温度（或温度（T T） 2.6 DSC的应用的应用适合于适合于研究研究伴随焓变伴随焓变或或比热容比热容变化的现象。变化的现象。l 熔点熔点的测定的测定l 比热容比热容的测定的测定l 玻璃化转变温度玻璃化转变温度的测定的测定l

5、 纯度纯度的的测定等等测定等等熔点的测定熔点的测定 固到液相转变温度；固到液相转变温度； 国际热分析及量热学联合会（国际热分析及量热学联合会（ICTAC）规定外推起）规定外推起始温度为熔点；始温度为熔点； 外推起始温度（外推起始温度（Teo）：峰前沿最大斜率处的切线与）：峰前沿最大斜率处的切线与前沿基线延长线的交点处温度。前沿基线延长线的交点处温度。Tt或吸PTTm（熔点熔点）比热容的测定比热容的测定 比热容定义比热容定义DSC曲线的纵坐标：曲线的纵坐标：dtdH（单位时间内的焓变）（单位时间内的焓变）程序控温（升温速度）：程序控温（升温速度）：dtdT等压热容：等压热容：dTdHdtdTdt

6、dHcp/比热容：比热容：mdTdHmcpc1（1）（2）将（将（2）代入（）代入（1）得）得:dtdTmcdtdH(3)直接将直接将DSC曲线纵坐标值代入（曲线纵坐标值代入（3）求）求c 直接法测定比热容直接法测定比热容 计算结果较粗略计算结果较粗略 相对法测定比热容相对法测定比热容选定已知热容的蓝宝石作为标准物选定已知热容的蓝宝石作为标准物样品样品蓝宝石蓝宝石两式相比：两式相比：dtdTmcydtdHdtdTcmydtdH)(myymcc 计算结果准确计算结果准确纯度的测定纯度的测定 纯度越高，熔点越高，熔融峰越尖陡纯度越高，熔点越高，熔融峰越尖陡97.2 98.6苯甲酸：苯甲酸： 标准品

7、标准品 熔点下降法（凝固点下降）熔点下降法（凝固点下降） 范德赫夫（范德赫夫（Vant Hoff)方程：方程：202omRTXTTH其中：其中：R气体常数；气体常数； T0纯物质熔点；纯物质熔点； H纯物质的摩尔熔融热焓；纯物质的摩尔熔融热焓； Tm被测试样的熔点被测试样的熔点 X2杂质摩尔分数；杂质摩尔分数； 一般用作图法求一般用作图法求Tm；定义定义f为试样在温度为为试样在温度为Ts时已熔化的分数：时已熔化的分数：00msTTfTT或或00mSTTTTfTs1/f作图，斜率（作图，斜率（T0-Tm)即熔点下降值，即熔点下降值，将之代入将之代入Vant Hoff方程，可求得方程，可求得X2。 2.7 DSC和和DTA的比较的比较相似之处：相似之处： 两种方法所测转变和热效应类似；两种方法所测转变和热效应类似； 曲线形状（需注明方向）和定量校正方法相似；曲线形状（需注明方向）和定量校正方法相似；主要差别：原理和曲线方程不同主要差别：原理和曲线方程不同 DSC（测定热流率（测定热流率dH/dt；定量