材料研究与测试方法Apdf课件 4.2 热重分析

4.2热重分析一定义

热重分析（TG）

（ThermogravimetryAnalysis）

——在程序控制温度下测量物质的质量与温度或时间关系的一种技术。

——定量性强。

对试样的质量随以恒定速度变化的温度或在等温条件下随时间变化而发生的改变量进行测量的一种动态技术。利用加热或冷却过程中物质质量变化的特点，可以区别和鉴定不同的物质。二基本原理

由热重法所记录的曲线称为热重曲线或TG曲线，它以质量m（或质量参数）为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标，反映了在均匀升温或降温过程中物质质量与温度或时间的函数关系：

m=f(T)或f(t)三热重曲线

例如：某固体的热分解（或脱水）反应为：

A(固)B(固)+C(气)

Tc:反应的起始温度；Tf:反应的终止温度；TcTf:反应的温度区间。其TG曲线如下:四TG曲线的影响因素1浮力的影响

TG的质量测定是在热天平上进行的。由于温度的变化引起气体密度的变化，必然导致气体浮力的变动。即使试样质量没有改变，在升温时似乎也在“增重”，这种现象称为表观增重。实验表明，温度小于200℃时增重速度最快，在200℃至1000℃之间，ΔW与T基本上成线性关系。

通常随着升温速度的减慢，TG曲线所反映出来的分解温度也有所降低。常用升温速度:

5℃/min；10℃/min；

15℃/min；20℃/min。2升温速度的影响:3试样用量的影响:在仪器的灵敏度范围内，试样的用量应尽可能的少，因为试样量多时会使热传导变差而影响分析结果。粒度对热传导及气体扩散有较大的影响。不同的试样粒度可导致气体产物扩散作用的较大差异，引起反应速度及TG曲线形状的变化。粒度愈小反应速度愈快，TG曲线Tc和Tf都下降，反应区间变窄;

颗粒大时往往得不到较理想的TG曲线。

4粒度的影响:热重法的仪器是热天平，它既可以加热样品，又可连续记录质量与温度间的函数关系。热天平的主要组成部分包括：（1）加热炉；（2）程序控温系统；（3）可连续称量样品质量的天平；（4）记录系统。

五热重分析仪(热天平)热重分析仪（TG）原理图

在程序温度（升／降／恒温及其组合）过程中，由天平连续测量样品质量的变化,并将数据传递到计算机中对时间(或)温度进行作图，即得到热重曲线。

（1）加热炉；（2）程序控温系统；

(3）可连续称量样品质量的天平；

(4）记录系统。

热天平的主要组成部分

热天平一般是根据质量的变化引起天平梁倾斜来测定的，而测量的方法通常用零位法。

热天平

当由于质量变化引起天平梁倾斜时，利用电磁作用力使天平梁重新恢复到原来的平衡位置，所施加的力与质量变化成正比，这个电磁力，其大小和方向可通过调节转换机构线圈中的电流来实现，而天平的平衡状态则可用差动变压器或光电系统来检测和显示。零位法：示意图

测定时，试样的质量发生变化时，天平梁的平衡状态被破坏，天平梁发生倾斜，光电检测系统中的光电倍增管受到的光能量发生变化，光电信号经电子放大后反馈到安装在天平梁上的感应线圈，使天平梁又返回到原来的平衡状态。同时这个信号也被记录仪所记录，表明了质量变化的检测量。工作原理

只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究其变化过程。（１）测定结晶水的脱除、脱水量；（２）研究在生成挥发性物质的同时所进行的热分解反应、固相反应所需要的温度及反应过程；（３）利用热分解或蒸发、升华等，进行混合物的定性、定量分析；

六应用

应用1草酸盐的脱水和分解反应

CaC2O4·H2OMgC2O4·H2O980℃CaC2O4·H2