热分析TG-DTA-DSC

1、现代分析测试技术现代分析测试技术曲线的纵坐标曲线的纵坐标m为质量，横坐标为质量，横坐标T为温度。为温度。m以以mg 或剩余百分数或剩余百分数%表示。温度单位用表示。温度单位用热力学温度（热力学温度（K）或摄氏温度（）或摄氏温度（）。）。Ti 表表示起始温度，即累积质量变化到达热天平可示起始温度，即累积质量变化到达热天平可以检测时的温度。以检测时的温度。Tf表示终止温度，即累积表示终止温度，即累积质量变化到达最大值时的温度。质量变化到达最大值时的温度。Tf-Ti表示反表示反应区间，即起始温度与终止温度的温度间隔。应区间，即起始温度与终止温度的温度间隔。曲线中曲线中AB 和和CD，即质量保持基本不

2、变的部，即质量保持基本不变的部分叫作平台，分叫作平台，BC部分可称为台阶。部分可称为台阶。纵坐标：dw/dT(dw/dt),横坐标T或者tDTG曲线上出现的各种峰对应着曲线上出现的各种峰对应着TG线的各个线的各个重量变化阶段。重量变化阶段。100200300400500600700800708090100 Temperature (oC)Weight loss(wt%, daf)-0.12-0.10-0.08-0.06-0.04-0.020.0010K/minN2 25ml/min25mgRate of weight loss (%/s)主要热分解温度为375650，最大失重温度为459，最大

3、失重速率为0.117/s。在557时还有一小的失重峰，应该归于煤中黄铁矿和碳酸盐等矿物质的分解。CuSO45H2O的TG曲线曲线曲线AB段为一平台，表示试段为一平台，表示试样在室温至样在室温至45间无失重。故间无失重。故mo=10.8mg。曲线。曲线BC为第一为第一台阶，失重为台阶，失重为mo-m1=1.55mg，求得质量损失率求得质量损失率=实验条件为试样质量为实验条件为试样质量为10.8mg，升温速率为升温速率为10/min，采用静，采用静态空气，在铝坩埚中进行态空气，在铝坩埚中进行曲线曲线CD 段又是一平台，相应质段又是一平台，相应质量为量为m1；曲线；曲线DE 为第二台阶，为第二台阶，

4、质量损失为质量损失为1.6mg，求得质量损，求得质量损失率失率曲线曲线EF段也是一平台，相应质量段也是一平台，相应质量为为m2；曲线；曲线FG 为第三台阶，为第三台阶，质量损失为质量损失为0.8mg，可求得质量，可求得质量损失率损失率CuSO45H2O脱水历程可以推导出可以推导出CuSO45H2O 的脱水方程如下的脱水方程如下：根据方程，可计算出根据方程，可计算出CuSO45H2O 的理论质量损失率。的理论质量损失率。计算结果表明第一次理论质量损失率为计算结果表明第一次理论质量损失率为第二次理论质量损失率也是第二次理论质量损失率也是14.4%；第三次质量损失率为；第三次质量损失率为7.2%；固

5、体剩余质量理论计算值为；固体剩余质量理论计算值为63.9%，总失水量为，总失水量为36.1%。理论计算的质量损失率和。理论计算的质量损失率和TG 测得值基本一致。测得值基本一致。差热分析法差热分析法(Differencial Thermal Analysis, DTA）在程序控制温度下，测量物质与参比在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差随温度变化的一种技术。物之间的温度差随温度变化的一种技术。物质在受热或冷却过程中发生的物理变化和化学物质在受热或冷却过程中发生的物理变化和化学变化伴随着变化伴随着吸热和放热吸热和放热现象。如晶型转变、沸腾、现象。如晶型转变、沸腾、升华、蒸发、熔融等物理

6、变化，以及氧化还原、升华、蒸发、熔融等物理变化，以及氧化还原、分解、脱水和离解等等化学变化均伴随一定的热分解、脱水和离解等等化学变化均伴随一定的热效应变化。差热分析正是建立在物质的这类性质效应变化。差热分析正是建立在物质的这类性质基础之上的一种方法。基础之上的一种方法。 差热分析的基本原理，是把被测试样和一种中性物差热分析的基本原理，是把被测试样和一种中性物（参比物）置放在同样的热条件下，进行加热或冷却，在（参比物）置放在同样的热条件下，进行加热或冷却，在这个过程中，试样在某一特定温度下会发生物理化学反应这个过程中，试样在某一特定温度下会发生物理化学反应引起热效应变化引起热效应变化 ，即试样侧

7、的温度在某一区间会变化，即试样侧的温度在某一区间会变化，不跟随程序温度升高，而是有时高于或低于程序温度，而不跟随程序温度升高，而是有时高于或低于程序温度，而参比物一侧在整个加热过程中始终不发生热效应，它的温参比物一侧在整个加热过程中始终不发生热效应，它的温度一直跟随程序温度升高，这样，两侧就有一个温度差，度一直跟随程序温度升高，这样，两侧就有一个温度差，然后利用某种方法把这温差记录下来，就得到了差热曲线，然后利用某种方法把这温差记录下来，就得到了差热曲线，再针对这曲线进行分析研究。再针对这曲线进行分析研究。 在上面三种状态下其在上面三种状态下其 EAB=f(T)就有三个不就有三个不同值，带动记

8、录笔就可画出同值，带动记录笔就可画出DTA曲线。曲线。差热分析仪通常由加热炉、温差热分析仪通常由加热炉、温度控制系统、信号放大系统、差热度控制系统、信号放大系统、差热系统及记录系统组成。系统及记录系统组成。DTA仪的基本结构仪的基本结构1）所有物质）所有物质(试样、参比物、稀释剂试样、参比物、稀释剂)的标志，用明确的的标志，用明确的名称，化学式等表示。名称，化学式等表示。 2）所有物质的来源说明，它们的处理和分析方法。）所有物质的来源说明，它们的处理和分析方法。 3）温度变化的平均速率的测定、若是非线性的温度程序）温度变化的平均速率的测定、若是非线性的温度程序则应详细说明。则应详细说明。 4）

9、试样气氛的压力、组成和纯度的测定、并说明气氛是）试样气氛的压力、组成和纯度的测定、并说明气氛是静态的还是自己产生的、或流动态的、或在试样上边静态的还是自己产生的、或流动态的、或在试样上边通过。通过。 5）说明试样容器的大小、几何形状及其制作材料。）说明试样容器的大小、几何形状及其制作材料。影响差热分析的主要因素有三个方面：影响差热分析的主要因素有三个方面：仪仪器因素，实验条件和试样器因素，实验条件和试样。不同升温速率对高岭土脱水反应不同升温速率对高岭土脱水反应DTA曲线的影响曲线的影响稀释剂是指在试样中加入一种与试样不发生任何反应的稀释剂是指在试样中加入一种与试样不发生任何反应的惰性物质，常常是参比物质。稀释剂的加入使样品与参比惰性物质，常常是参比物质。稀释剂的加入使样品与参比物的热容相近，能有助于改善基线的稳定性，提高检出灵物的热容相近，能有助于改善基线的稳定性，提高检出灵敏度，但同时也会降低峰的面积。敏度，但同时也会降低峰的面积。 差热分析的应用差热分析的应用 dtdtdHH称量法： 误差 2%以内。数格法： 误差 2%4%。用求积仪：误差 4%。计算机： 误差 05%。比热测定 式中，为热流速率（式中，为热流速率（J Js s-1-1）；）；m m为样品质量（为样品质量（g g）；）；CPCP为比为比热