热分析中的联用技术
岛津DTG-60H热分析实验报告--TG,DTA曲线联用分析
岛津DTG-60H热分析实验一．实验原理热分析（thermal analysis）是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一类技术，在加热和冷却的过程中，随着物质的结构、相态和化学性质的变化，通常伴有相应的物理性质的变化，包括质量、温度、热量以及机械、声学、电学、光学、磁学等性质，依此构成了相应的各种热分析测试技术。
表1列出了几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数和有关仪器。
其中最具代表性的三种方法：热重法（TG），差热分析（DTA），差示扫描量热法（DSC）。
本实验使用的岛津DTG-60H是一类差热（DTA）—热重（TG）同步测定装置。
热重法（Thermalgravimetry, TG）是在程序控制温度下，测量物质的质量和温度关系的一种技术。
热重法记录的是热重曲线（TG曲线），它是以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度（T）或时间（t）作横坐标，自左向右表示增加。
用于热重法的仪器是热天平，它连续记录质量和温度的函数关系。
热天平一般是根据天平梁的倾斜与质量变化的关系进行测定的，通常测定质量变化的方法有变位法和零位法两种。
变位法利用质量变化与天平梁的倾斜成正比关系，用直接差动变压器检测。
零位法根据质量变化引起天平梁的倾斜，靠电磁作用力使天平梁恢复到原来的平衡位置，所施加的力与质量变化成正比。
DTG-60H采用的为变位法。
只要物质受热时发生质量的变化，就可用热重法来研究其变化过程。
其应用可大致归纳成如下几个方面：（1）了解试样的热（分解）反应过程，例如测定结晶水、脱水量及热分解反应的具体过程等；（2）研究在生成挥发性物质的同时所进行热分解反应，固相反应等；（3）用于研究固体和气体之间的反应；（4）测定熔点、沸点；（5）利用热分解或蒸发、升华等，分析固体混合物。
图1为在相同实验条件下测得的聚氯乙烯（PVC），聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），高压聚乙烯（HPPE），聚四氟乙烯（PTPE）和芳香聚四酰亚胺（PI）的热重曲线。
热重及其联用技术在烟草热分析中的应用
热重及其联用技术在烟草热分析中的应用2 山东中烟工业有限责任公司技术中心，山东济南 2500143 山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂，山东青岛 266100摘要：对热重分析技术及其相关的联用技术在烟草热分析中的应用进行了综述和展望。
主要介绍了热重分析技术在烟草种类辨别、热解动力学分析中的应用。
分析了热重及其主要联用技术的应用和优缺点。
关键词：热重；烟草；热分析热重分析技术是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术。
热重分析仪 (TGA)，作为目前使用最为普遍的热分析仪器，可实时检测烟草在特定燃烧热解环境下质量随温度的变化关系，通过热失重（TG）及微分热失重曲线（DTG），获得烟草燃烧热解过程关键特征参数，包括起始热解温度、最大失重温度、最大失重速率、热解残留量等，从而判断烟草的热稳定性[1]。
热重分析技术在烟草及其烟用材料的热分析研究领域已得到广泛地应用。
1 热重分析技术在烟草热分析中的应用1.1热重分析技术在烟草（烟用材料）判别中的应用烟草作为一种农作物，由于受种类、品种、产地的影响，化学组成和结构会有所差异，导致其热解特性也会有所区别。
王洪波[2]等利用微分热重曲线，通过比较失重阶段、失重量、特征峰温度等信息，可以将烤烟、白肋烟和香料烟区分开，膨胀烟丝与膨胀梗丝区分开。
李巧灵[3]等基于热重技术并结合标准均方根误差NRMSE，建立了可客观描述不同烟草样品之间热解差异度的方法，并通过多因素方差分析研究年份、区域和部位对烟草热解差异度的影响程度，发现部位和省级对烟草热解差异度存在极显著的影响，县级、年份和市级对烟草热解差异度的影响不显著。
通过热解差异度的计算，形成基于热解差异度的烟叶配方替代方案，达到了人工替代的水平[4]。
马鹏飞[5]等利用热解差异度的方法成功区分了传统烟用薄片和加热非燃烧烟草薄片。
张亚平[6]等引入TG 曲线相似度和TG曲线相似度阈值的概念，建立了基于热重分析法判定不同批次卷烟纸质量稳定性的方法，该方法得到的结果与烟气测试结果基本一致。
DSC基本原理及应用
定义：在程序控制温度下，测量输给物 质与参比物的功率差与温度的一种技术。 分类：根据所用测量方法的不同 1. 功率补偿型DSC 2. 热两个缺点： 1）试样在产生热效应时，升温速率是非 线性的，从而使校正系数K值变化，难以 进行定量； 2）试样产生热效应时，由于与参比物、 环境的温度有较大差异，三者之间会发 生热交换，降低了对热效应测量的灵敏 度和精确度。 → 使得差热技术难以进行定量分析，只能 进行定性或半定量的分析工作。
主要影响 DSC 曲线的峰温和峰形，
一般 Φ 越大，峰温越高，峰形越大 和越尖锐。 实际中，升温速率 Φ 的影响是很复 杂的，对温度的影响在很大程度上 与试样的种类和转变的类型密切相 关。
如已二酸的固-液相变，其起始温度随着Φ 升高而下降的。
在 DSC 定量测定中，最主要的热力学参数是热焓。 一般认为 Φ 对热焓值的影响是很小的，但是在实际中并 不都是这样。
1 dT R0 dt R0
R0为坩埚与支持器之间的热阻
试样的DSC峰温为过其峰顶作斜率与高纯
金属熔融峰前沿斜率相同的斜线与峰底线 交点B所对应的温度Te。
3. 量热校正（纵坐标的校正）
用已知转变热焓的标准物质（通常用 In
、 Sn、 Pb、 Zn等金属）测定出仪器常数或校正系数 K。
量。
根据物理或化学过程中所产生的重量和能量的变化 情况，TG和DTA对反应过程可作出大致的判断：
测试条件：试样量10.1mg，参比物：A12O3， 升温速率10K/min，气氛：空气
Cu(NO3)2· 3H2O (晶体)→Cu(NO3)2· 3H2O (液体) → 1/4[Cu(NO3)2· 3Cu(OH)2]（晶体)→CuO(晶体)
热重-红外光谱联用
热重-红外光谱联用1.引言1.1 概述热重-红外光谱联用是一种先进的分析技术，结合了热重分析和红外光谱分析两种方法的优势。
热重分析是一种测量材料随温度变化时质量的变化的方法，它可以提供样品的热稳定性、热分解反应等信息。
而红外光谱是一种用于分析物质分子结构的方法，它可以提供样品的化学成分、官能团等信息。
热重-红外光谱联用技术的原理是将热重分析仪和红外光谱仪相结合，同时对样品进行热重和红外光谱的测量。
在热重分析过程中，样品随着温度的变化会出现质量的变化，这些变化可能与样品的热降解、失水等现象相关。
而在红外光谱测量中，通过检测样品对不同波长的红外光的吸收情况，可以得到样品的分子结构和化学键的信息。
通过将这两种分析方法联用，可以在一个实验中获得更加全面和准确的样品特性信息。
热重-红外光谱联用技术在许多领域有广泛的应用。
例如，在化学领域，可以通过该技术对有机化合物的热降解过程和产物进行研究，从而了解有机物的热稳定性和降解路径。
在材料科学领域，该技术可以用于研究材料的热性能、热分解过程以及材料的成分和官能团等信息。
此外，热重-红外光谱联用技术还可以应用于药学、环境科学等领域的研究中，为科学家提供更多的分析手段和数据支持。
综上所述，热重-红外光谱联用技术的发展和应用为科学研究和工业生产提供了强有力的工具。
它的优势在于能够同时获得热重和红外光谱的信息，从而全面了解样品的物理、化学性质。
未来，热重-红外光谱联用技术还有许多潜在的应用，可以进一步提升分析的准确性和效率，为各个领域的研究和发展做出更大的贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:本文共分为三个主要部分，即引言、正文和结论。
下面将对这三个部分进行详细的介绍。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的。
在概述中，将对热重-红外光谱联用这一主题进行简要介绍，引起读者的兴趣。
接着，说明了本文的总体结构，即引言、正文和结论部分，使读者对文章内容有一个清晰的概念。
最后，明确了本文的目的，即探讨热重-红外光谱联用的原理、应用、优势和潜在应用，旨在为读者提供关于热重-红外光谱联用的全面了解。
热分析中的联用技术祥解
高岭土 500-600℃ 脱水的高岭土 980℃ 亚稳态高岭土 1200℃ γ-Al2O3
热分析的联用技术，包括各种热分 析技术本身的同时联用， 如：TG-DTA,TG-DSC等。 热分析与其它分析技术的联用，如： TG-MS、TG-GC、TG-IR等。
ICTA将热分析联用技术分为三类： 同时联用技术 串接联用技术 间歇联用技术
热分析中的联用技术
单一的热分析技术，如TG、DTA或 DSC 等，难以明确表征和解释物质 的受热行为。 如：TG只能反映物质受热过程中质 量的变化，而其它性质，如热学等 性质就无法得知有无变化和变化的 情况。
高岭土分析，单独使用TG或DTA就得不到 准确的分析结果，而采用 TG-DTA 联用技 术可获知高岭土的高温热分解机理。
TG-MS联用技术
热分析与IR联用技术
采用红外光谱法对由多组分共混、共 聚或复合成的材料及制品进行研究时， 经常会遇到这些材料中混合组分的红 外吸收光谱带位置很靠近，甚至还发 生重叠，相互干扰，很难判定，仅依 靠IR法有时就不能满足要求。 而用热分析测定混合物时，不需要分 离，一次扫描就能把混合物中几种组 分的熔点按高低分辨出来，但是单独 用其定性，灵敏度不够。
TG-DSC联用
在仪器构造和原理上与 TG-DTA 联 用相类似； 具有功率补偿控制系统，可定量量 热； 在 TG-DSC 仪中 DSC 的 灵 敏度 要 降 低一些； 与 TG-DTA 一样广泛应用于热分解 机理的研究。
(2)串接联用技术
在程序控制温度下，对一个试样同
时采用两种或多种分析技术，第二 种分析仪器通过接口与第一种分析 仪器相串联，例如TG-MS(质谱)的 联用。
种或多种分析技术，仪器的联接形式与 串联联用相同，但第二种分析技术是不 连续地从第一种分析仪取样。 DTA-GC(气相色谱)的联用。 TG-GC TG-GC-MS
化工实验--实验热重-差热分析联用法研究CuSO4·5H2O的脱水过程
（2）差热分析法 Differential Thermal Analysis
图 典型的DTA曲线
图中基线相当于DT=0， 样品无热效应发生，向上 和向下的峰反映了样品的 放热、吸热过程。
① 零线：理想状态ΔT=0的线； ② 基线：实际条件下试样无热效应时的曲线部分； ③ 吸热峰：TS＜TR ，ΔT＜0时的曲线部分； ④ 放热峰：TS＞TR ， ΔT＞0时的曲线部分； ⑤ 起始温度（Ti）：热效应发生时曲线开始偏离基 线的温度； ⑥ 终止温度（Tf）：曲线开始回到基线的温度； ⑦ 峰顶温度（Tp）：吸、放热峰的峰形顶部的温度， 该点瞬间d（ΔT）/dt=0； ⑧ 峰高：是指内插基线与峰顶之间的距离，表示试 样与参比物之间最大温差； ⑨ 峰面积：是指峰形与内插基线所围面积； ⑩ 外推起始点：是指峰的起始边斜率最大处所作切 线与外推基线的交点，其对应的温度称为外推起始 温度（Teo）；根据ICTA共同试样的测定结果，以外 推起始温度（Teo）最为接近热力学平衡温度。
钙、锶、钡水合草酸盐的TG曲线与DTG曲线（a）DTG曲线；（b）TG曲线 1、热重曲线中质量（m）对时间（t）进行一次微商从而得到dm/dt-T（或t）曲线，称为微商热重
（DTG）曲线。 2、 它表示质量随时间的变化率（失重速率）与温度（或时间）的关系。 3、 微商热重曲线与热重曲线的对应关系是：微商曲线上的峰顶点（d2m/dt2=0，失重速率最大值
点）与热重曲线的拐点相对应。微商热重曲线上的峰数与热重曲线的台阶数相等，微商热重 曲线峰面积则与失重量成正比。
热重曲线
（2）差热分析法 Differential Thermal Analysis
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。
热重质谱联用(TG／MS)系统的建立和应用
一 收 稿 日期 ： ０ ２ ０ —０ ２ ０ —５ ３
基金 项 目： ｌ 杰 … 年 科 司家
实 验 窜 艇 会
（９ ２ ６４ ，ｔ家 点 础 研 究 发 腱 规 划 项 ｝课 题 （ ９９ ２ １７ ． 转 化 【 币点 ２７５１）ｌ， ４ Ｉ Ｇ１９ ０ ２０ ） 煤 刊家 ＝
关 键 词 ： Ｇ ＭＳ 催 化 氧 化 ； 烧 Ｔ ／ ； 燃
中 图 分 类 号 ： ６７ ６ ０ ５ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０（０ ２ ｛０ ２ ０ —０ ００ １０￣ ７ ０ ２０ ）５０２ —３
热 重 分 析 法 （ Ｇ） 应 用 热 天 平 在 程 序 控 制 温 Ｔ 足 度 下 ， 量物 质 质 量 变 化 与温 度关 系 的 一种 热 分析 测
１２ 取 样 及 联 结 系统 ．
２ 含 酚 废 水 的 催 化 氧化 过 程 在 催 化 剂 （ Ａ １和 Ｃ Ｔ ） 担 载 或 吸 附 一 定 ＣＴ Ａ２上
和 其 它 联 用 分 析 技 术 一 样 ， 接 按 【 在 设 计 和 联 Ｊ
的含酚废水 ， Ｖ Ｏ ） Ｖ Ａ ） ： 在 （ ２ ： （ ｒ ＝ｌ ｌ的混 合 气 氛
能避 免 由于逸 出 气 组 分 的 扩 散 以 及 产 物 二 次 反 应
而 导致 的 质 谱 检 测 效 率 下 降 。 为 此 ， 季 仪 器篮 的 底 取 部， 并在 热 重 仪 的 出 口处 与 质 谱 的 不 锈 钢 毛细 取 样
联 用 系统 （ Ｇ ＭＳ 应 用 于含 酚 废 水 的 催 化 氧 化 和 煤 燃 烧 的 过 程 研 究 ， 获 取 样 Ｔ／ ） 在 品 重 量 变化 的 同 时 对 逸 出 气相 产 物 进 行 了在 线 检 测 ， 取 了苯 酚 氧 化 反 应 的 历 获 程 和 煤 燃 烧 过 程 中 氮 、 氧 化 物 的 逸 出信 息 硫
热重-差热联用热分析
10. 实验结束后，关闭所有电源，待仪器冷却后将布盖好。
思考题
• 简述差热分析的原理和装置示意图。 • 为何用外延始点作为DTA曲线的反应起始
温度？ • 影响差热分析的仪器、试样、操作因素是
什么？ • 简述热重分析的特点和影响因素。
4. 打开zry-2p软件，输入采样设置参数，点击“调零 结束”。
七、实验步骤
5. 将炉子打开，取下空坩埚加样，再将坩埚放回样品盘，调节 电减码使TG档电压值显示U≤4.8，两电减码的差值与“采样 设置”对话框中TG显示值之和即样品重量。
6. 输入初始参数：起始温度、结束温度、升温速率、样品名、 样品重量、气体、气体流量，然后确认采样。
升温速率的影响
Furnace
Sample
Balance
试样受热升温是通过介质-坩埚-试样进行误差。
升温速率对试样的分解温度有影响。升温速率快，造成温差和 大，分解起始温度和终止温度都相应升高。
实验中，升温速率一般选用5和10℃/min。
七、实验步骤
1. 除气氛控制单元外，其他电源全部打开，预热30 分钟后开始实验。
2. 数据站接口单元选择TG档，量程开关和倍率开关 选择1mg×10，DTG量程选择×5，DTA量程选择 ±50µV。
3. 打开气氛控制单元开关，打开炉子，将空坩埚放 入样品盘，将炉子推上，调节电减码使TG档电压 值显示0<U<0.030
胆甾醇丙酸酯
升温速率增大，相邻峰之间的分辨率下降。但用较高的升温速率可检测 出小的相变峰，即提高了检测灵敏度。
升温速率的影响
升温速率不同，可导致TG曲 线形状改变。升温速率快时， TG曲线弯曲（拐点）不明显， 不利于中间产物的检出；升温 速率慢时，可显示热重曲线的 全过程。
TG-IR联用技术
热重-红外光谱分析的应用红外光谱是物质分子的振动-转动的能级跃迁所引起的对红外辐射的特征吸收转化为谱图的形式，它与分子的结构密切相关，是表征分子结构的有效方法之一。
相比于其他的表征手段，红外光谱具有操作简便，对测试样品的限制少等优点；在结构化学、材料化学、物理化学、生物化学等方面的分析测定中均有广泛的应用。
现代技术的发展已使红外光谱超越了对样品进行简单的常规测试并推断化合物的分子结构的阶段。
目前红外光谱技术与其他技术联用已拓展出多个新的应用领域。
如红外光谱技术与色谱技术的联用能够深化认识复杂混合物体系中各种组分的化学结构、与显微技术联用形成了红外成像技术可用于研究非均相体系的形态结构等。
另外热分析技术在研究含能材料因受热而发生质量和热量的变化方面，是一种快捷、简单的分析测试方法。
但由于其无法同时对样品的状态、逸出的气体组分进行表征，而利用热分析与光谱(红外光谱、质谱等)联用技术，对热分解过程逸出气体进行检测和分析，即可了解热分解过程气体的释放情况，从而推测出该物质可能的反应机理。
若将热分解非等温动力学的数据处理技术应用于联用分析主要逸出气体产物的红外吸收强度与温度(时间)的关系，获得热分解过程中各种生成气体的动力学参数和机理函数，就能为研究热分解(初期)“微观”或“基元”反应过程提供一条新途径，并使研究更接近热分解和相互作用过程化学反应的实质。
实际上热重-红外联用技术( TGA-FTIR)是利用吹扫气(通常为氮气或空气)将热失重过程中产生的挥发分或分解产物，通过恒定在高温下(通常为200～250 ℃)的金属管道及玻璃气体池，引入红外光谱仪的光路中,并通过红外检测、分析判断逸出气组分结构的一种技术。
由于该技术弥补了热重法只能给出热分解温度、热失重百分含量，而无法确切给出挥发气体组分定性结果的不足，因而在各种有机、无机材料的热稳定性和热分解机理方面得到了广泛应用。
一TG-IR对无机材料的热解分析测试样品(一般为0.5～2.0mg)置于热分析(DSC(差示扫描量热分析)，DTA(差热分析)、TG(热重分析))仪器(如德国NETZSCH STA449C型热分析仪等)样品池中。
热重差热连用(TG&DTA)热分析实验预习报告
热重/差热连用（TG/DTA）热分析实验（预习）一、实验原理热重法（TG）是在程序升温下，测量试样的质量与温度的关系的热分析法。
热重分析的原理是靠电磁作用力使因质量变化而倾下的天平梁恢复到原来平衡的位置，施加的电磁力与质量变化成正比，而电磁力的大小与方向是通过调节转换系统中线圈中的电流实现的，因此检测此电流值即可知质量变化。
通过连续记录质量与温度的变化，就可获得热重曲线TG。
差热分析（DTA）是在程序控制温度条件下，测量样品与参比物（基准物，是在测量温度范围内不发生任何热效应的物质，如α−Al2O3，MgO等）之间的温度差随温度变化的一种热分析方法。
测试时将试样与参比物分别放在两只坩埚内，样品和参比物同时进行升温，当样品未发生物理或化学状态变化时，测它与参比物的温差∆T=0。
当样品发生物理或化学变化而发生放热或吸热时，样品的温度高于或低于参比物温度，产生温差∆T，相应的温差热电势讯号经放大后由微机实时采集，从而可获得DTA曲线。
一般样品产生的放热或吸热转变过程，如晶型转变、结晶与熔融、固化、交联等物理反应以及氧化、降解等化学反应，都会在DTA曲线上表现出放热峰或吸热峰。
而对于玻璃化转变，虽然不伴随放热和吸热现象，但由于比热容发生变化使升温过程中所需热量发生变化，在DTA曲线上表现为基线的偏移。
热重/差热联用分析是结合TG及DTA的同步分析技术，可同时获得测试样品的重量变化及热效应。
影响TG-DTA联用热分析实验的因素主要有以下三点：a)升温速率的影响：升温速率是一个重要的程序变量，对热重曲线有明显的影响。
提高升温速率是TG曲线向高温推移，升温速率越大，炉壁与试样温度梯度增加，导致热重曲线上的起始分解温度和终止分解温度偏高。
升温速率也是影响差热曲线的重要因素。
一般当升温速率提高时，DTA曲线的峰温上升，峰面积与峰高也有一定上升，尤其对于高分子转变的松弛过程（如玻璃化转变），升温速率的影响更大。
b)样品因素：试样的用量、粒度和形状以及装填方式都会影响热重曲线。
新版国标GB／T6425—2008《热分析术语》的要点与主要创新点
新版国标ＧＢ／Ｔ６４２５—２００８《热分析术语》的要点与主要创新点作者：刘振海来源：《中国科技术语》2009年第02期经过两年时间的多次修改，新版国标 GB/T 6425—2008《热分析术语》已于2008年8月由中国标准出版社正式出版。
现将该项标准的要点与主要创新点概述如下。
新版国标主要变化和尚需说明之处（要点）：1.热分析总定义新版国标将热分析定义为“在程序控温（和一定气氛）下，测量物质的某种物理性质与温度或时间关系的一类技术。
”与原国标GB/T 6425—1986 的定义“在程序温度下, 测量物质的物理性质与温度的关系的一类技术”相比，增添了“气氛”和“时间”因素。
这种变化是基于如下考虑：（1）热分析的测定结果是非平衡值，即与实验条件（如气氛等因素）密切相关；（2）热分析实验概括起来有两种基本类型：与温度有关的扫描型（temperature scanning mode），这是原国标已经强调的；与时间有关的等温型（isothermal mode），这是新版国标增补的；（3）在原国标总定义中将被测对象称之为“物质”具有较强的概括性，新版国标仍予以保留。
新版国标注意了“物质”（substance）、“样品”（sample）和“试样”（specimen）的区别，在具体方法中称“试样”，如差热分析定义为：“在程序控温和一定气氛下，测量试样和参比物温度差与温度或时间关系的技术。
”新版国标对热分析总定义和具体方法的定义更加注重对实验的考虑。
2.两种类型DSC及其所测物理量新版国标将heat flux DSC称“热通量DSC”，不再沿用原国标“热流型DSC”的叫法, 测量的是heat flow rate（热流速率）；功率补偿DSC (power compensation DSC) 测量的是heating power（加热功率）。
按热力学要求，DSC曲线的纵坐标，向上为正，表示吸热。
3.温度调制式差示扫描量热法的简称目前，温度调制式差示扫描量热法（modulated temperature differential scanning calorimetry）的简称尚不统一，有MDSC、TMDSC等，新版国标将这种方法简称为MTDSC，这将有助于这种方法简称的统一。
热重差热联用热分析
热重分析的实验方法
实验前准备
数据处理
选择合适的样品、称量样品、选择合 适的坩埚和仪器参数设置。
实验结束后，对实验数据进行处理和 分析，如绘制热重曲线、计算失重速 率等。
通过观察材料在加热过程中的重量变化和差热曲线，可以评估材 料的热稳定性，预测其在高温下的性能表现。
揭示材料内部结构
热分析技术可以揭示材料的晶体结构、分子间相互作用等信息，有 助于深入了解材料的物理和化学性质。
优化材料制备工艺
通过研究材料在不同温度下的变化规律，可以优化材料的制备工艺， 提高材料的性能和稳定性。
当物质在加热或冷却过程中发生变化时，如熔化、升华、 氧化、分解等，会吸收或释放热量，导致温度的变化，通 过测量这种温度变化可以了解物质性质的变化。
差热分析通过测量试样与参比物的温度差来研究物质在加 热或冷却过程中的热量变化，从而推断出物质性质的变化。
差热分析的实验方法
01
02
03
实验前准备
选择合适的试样、参比物 和坩埚，确保试样和参比 物的质量和纯度相同。
在环境科学中的应用
有机废弃物热解
利用热分析技术可以研究有机废弃物 在加热过程中的变化规律，实现有机 废弃物的资源化利用。
污染物降解
通过热分析技术可以研究污染物在高 温下的降解机理和动力学参数，为环 境污染治理提供技术支持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
联用热分析技术可以在同一实 验条件下同步测量多种热分析 方法，提高了实验效率和数据 可比性。
ASTME2105-2000（2010）热重红外联用分析中文版本
ASTM E2105-2000(2010)热重红外联用分析通用技术标准实施规范1.范围1.1本实施规范涉及一般用于样品定量分析的热重（TGA）红外(IR)联用技术。
这两种技术的联用通常称为TGA/IR。
1.2样品在预定温度的TGA炉中加热后通常会有一次或多次重量损失。
利用红外技术对重量损失过程中逸出的物质进行化学特征鉴定。
分析技术通常包括收集不连续的逸出气体样品，还包括将逸出气体通过TGA设备的加热的流动池。
TGA/IR技术及其相关技术，如热重质谱联用技术（TGA/MS）和热重气相色谱红外联用技术（TGA/GC/IR），在参考文献1—4中有详细描述。
1.3有些热分析设备可同时进行热重分析和差示扫描量热。
这种设备有时称为同时热分析仪（STA）。
逸出气体在STA设备中分析与在TGA中类似，本实施规范也涉及。
与同时热分析仪联用的技术通常称为STA/IR。
1.4以SI单位标注的数值视为标准。
本实施规范未采用其它单位制。
1.5本实施规范并不意图指出所有安全问题，即使指出，也只是在使用过程中的。
本实施规范的用户有责任建立适当的安全和健康制度，并在使用本实施规范之前确定各种管理条例的适用性。
2.参考文献2.1ASTM标准E131 分子光谱术语E168 红外定量分析的通用技术规范E334 红外微量分析的通用技术规范E473 热分析和流变学术语E1131 利用热重分析法进行组分分析的测试方法E1252 获取定量分析用红外光谱的通用技术规范E1421 傅里叶变换中红外（FT-MIR）光谱仪谱图和测量性能规范：0位和1位试验3.术语3.1定义术语和符号的一般定义参见E131和E473。
3.2本实施规范特有的定义3.2.1逸出气体，名词——样品在热重分析或同时热分析设备中逸出的任何物质或混合物。
从样品中逸出的物质可能是气体、蒸汽、气溶胶或微粒。
为简洁起见，本实施规范全文使用“逸出气体”这个术语表示样品中逸出的任何物质或混合物。
同步热分析仪---质谱联用系统
同步热分析仪---质谱联用系统一、仪器用途要求：1.1在程序温度控制下，测量样品的重量和热焓与温度（或时间）的函数关系，并能同时对样品分解气体进行质谱分析。
二、技术参数及功能要求：2.1同步热分析仪部分*2.1.1温度范围: RT~1550︒C*2.1.2热焓准确度:1%（标准金属）*2.1.3温度准确度:0.1︒C*2.1.4最大样品称量:35g2.1.5失重测量范围:35g2.1.6天平灵敏度:0.1μg2.1.7 DSC灵敏度:1uw2.1.8加热/冷却速率:0--50︒C/min2.1.9天平飘移:<10μg/h(恒温)*2.1.10立式结构，天平在下方，方便气体逸出，便于联用测试*2.1.11 真空度: 10-2mbar，标配单独的抽真空接口*2.1.12 炉体真空密封，能够在高纯气氛或真空条件下进行实验2.1.13配备进口恒温水浴，恒温装置稳定性: ±0.03︒C，使天平在恒温下工作，降低噪音2.1.14基本软件包:中文操作软件，分析软件，可实现数据的采集、存储、分析，具有曲线相减功能:可把两次实验曲线相减,得到特定添加剂的信号，根据实际重量计算热焓:实验中有多个失重步骤,可根据失重后的实际重量计算热焓,保证热焓的准确性.2.2.质谱仪：*2.2.1同步启动/终止质谱及热分析仪（同步触发）*2.2.2质量范围：1～300 amu*2.2.3适配器：加热至300℃，旁路系统*2.2.4检测限：1ppm2.2.5离子源：电子冲击，特殊交叉射线。
2 阴极：铱，Y2O3涂层2.2.6检测器：Faraday，SEM（倍增管）2.2.7操作压力：<10-4 mbar (Faraday)；<10-5 mbar (SEM)2.2.8真空系统（无油）：真空分子泵2.2.9输入压力：1000mbar2.2.10总压力测量：全量程真空计，10-8～1000 mbar2.3.仪器附件要求2.3.1校准标样: 1套。
热分析-气相色谱联用技术分析端羟基聚丁二烯主要热解产物
热分析-气相色谱联用技术分析端羟基聚丁二烯主要热解产物摘要：本研究使用气相色谱联用技术分析端羟基聚丁二烯的热解产物，以了解本化合物在高温下的行为。
结果表明，该化合物在580℃下热解反应时会生成乙烷、乙烯、环己烷、异丁烯和氧化二氢戊烷等五种产物。
差示扫描量热分析（DSC）测试发现，端羟基聚丁二烯的热解行为主要受到其结构和热稳定性的影响。
关键词：端羟基聚丁二烯，气相色谱联用技术，热分析，热解产物正文：本研究旨在通过气相色谱联用技术来分析端羟基聚丁二烯（PBD）的热解产物，以了解PBD在高温下的行为。
分析中使用了四毫米和一毫米两种样品柱，两种样品研磨粉末约为50-140微米。
柱温升至280℃，然后慢慢增加到实验所设定的最高温度（580℃），维持1小时并出口充足的惰性气体，以防止样品滞留在柱上。
在实验期间，气相色谱仪持续监测样品反应物和产物含量的变化。
结果表明，PBD在580℃下热解反应时能产生乙烷、乙烯、环己烷、异丁烯和氧化二氢戊烷等五种产物，而在580℃以下未发现任何一种挥发性产物。
此外，通过差示扫描量热分析（DSC）测试发现，PBD的热解行为主要受到其结构和热稳定性的影响。
随着温度的上升，PBD 发生了大量分解反应，产生了许多挥发性产物。
总之，本研究为理解PBD在高温环境下的行为提供了重要的研究数据。
气相色谱联用技术在分析和研究端羟基聚丁二烯（PBD）热分解的行为方面具有重要意义。
首先，将气相色谱仪用于实验中可根据样品组成信息进行快速、准确的分析，特别是对低浓度物质或痕量成分进行精确测定。
其次，它可以高效地提供产物和反应物含量信息，并能识别不易回收的低浓度产物。
最后，气相色谱联用技术还可以提供有关电子结构和反应机理的重要信息，为进一步研究和确定化学反应机理提供重要信息。
因此，气相色谱联用技术在分析PBD热分解的行为方面具有重要意义，可以提供有关电子结构、反应机理以及产物和反应物含量的重要信息。
从理论上讲，气相色谱联用技术可以更好地解释不同的化学反应，以及影响这些反应的因素。
热分析法—热重分析法(TG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法( DSC)
始点initial：开始偏离基线的点。
常见热分析技术
热重分析 微分热重分析 差热分析 差示扫描量热法
检测待测物与样品 的不同
TG(DTG) 质量
DTA 温度
DSC 能量（热焓）
热重分析法
程序控温下，质量 随温度的变化。m=f（T）。 测量条件：发生质量变化。 纵坐标：质量或其百分数
略：XRD 、电子迁移率等测试。。。。
贰
《应用化学》（德语：Angewandte Chemie） 每周出版一期 由德国化学会出版，由约翰威立公司发行。
主要内容
we report the discovery and characterizations of the first Na-containing i-QC, i-Na13Au12Ga15, which belongs to the Bergman type but has an extremely low valence electron-to-atom (e/a) value of 1.75
程序控温下，测量物与参比物能量差随温 度变化
程序控温下，物质释放出气体随温度变化
热分析曲线
横坐标表示温度T或时间t，纵坐标为相应的物理量，例如热流量dQ/dT，温 差△T，质量损失△ m,长度（体积）变化△ L（ △ V）。
基线：无试样存在时产生的分析轨迹，或者可以说是恒定条件下，仪器的 响应信号曲线。
亮点
金属氧化物薄层通常制备方法：原子层沉积、脉冲激光沉积、化学气相 沉积、射频溅射、喷墨印刷等方法。
本文—— “combustion” process in which the
heat required for oxide lattice formation is provided by the large internal energies of the precursors
热重联用技术探析铌酸铵草酸盐水合物分解逸出气二次反应
热重联用技术探析铌酸铵草酸盐水合物分解逸出气二次反应章斐;赵博涵【摘要】铌酸铵草酸盐水合物是优质催化剂五氧化二铌的前驱体,制备过程中温度的选择和控制对产品的质量和性能有直接影响.本实验利用差热热重同步测定仪(TG-DTA)对铌酸铵草酸盐水合物在氮气和空气下的测试结果进行比较,利用热重/傅里叶变换红外光谱仪(TG/FTIR)对分解逸出气进行红外在线检测和分析,并利用可视化样品观察-热重分析仪(Real View-TG)对试样在热分解过程中的形貌进行实时拍摄,发现铌酸铵草酸盐水合物在400℃前出现3个失重过程,依次脱除H2O,COCO2 CO、CO2 NH3,但随着NH3的脱除和高活性催化剂Nb2O5的生成,部分CO逸出气发生二次反应(CO歧化反应),生成了碳(固体)和CO2(气体).600℃附近的失重过程仅出现在空气气氛下,是逸出气二次反应产物碳与空气气氛中氧气发生氧化反应所致.【期刊名称】《分析仪器》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P154-158)【关键词】TG-DTA;TG/FTIR;Real View-TG;铌酸铵草酸盐水合物;逸出气;二次反应;CO歧化反应【作者】章斐;赵博涵【作者单位】北京大学分析测试中心,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871【正文语种】中文1 引言铌酸铵草酸盐水合物(ammonium niobate(V) oxalate hydrate),包括(NH4)3[NbO(C2O4)3] ·xH2O、NH4[NbO(C2O4)2] ·xH2O等络合物，中文有时简称为草酸铌铵，甚至草酸铌。
因其具有很好的水溶性和较低的热分解温度，成为优良的高纯五氧化二铌的前驱体，用以制备高性能的化学化工催化剂、介电材料、铁氧体等功能材料，而制备过程中温度的选择和控制，对产品的质量和性能有直接影响[1-5]，为此需要通过热分析技术了解它的热分解特性，优化制备工艺。
联用技术的原理和优点
联用技术的原理和优点联用技术是一种将多种不同的技术、方法或工具结合应用的技术，旨在充分利用各种技术的长处，弥补彼此的短板，从而实现更高效、更综合的技术应用。
联用技术能够将各种技术相互融合，形成一种新的综合技术体系，从而提高研究和分析的效率，为科学研究和工程应用带来了新的思路和方法。
一、联用技术的原理1. 综合应用不同技术手段联用技术的原理在于将不同的技术手段联合应用，以弥补各自技术的不足之处。
在化学分析中，联用液相色谱与质谱可以结合应用，通过液相色谱的分离和质谱的检测，从而获得更准确和详尽的分析结果。
联用技术的优势在于能够充分利用每种技术的优点，提高分析的灵敏度、准确性和复现性。
2. 实现信息的多维度获取联用技术的原理还在于实现信息的多维度获取。
通过结合不同技术手段，可以从多个维度获取所需的信息。
联用光谱技术和电化学技术可以同时获取物质的结构信息和电化学性质，从而实现对复杂物质的全面分析。
3. 提高数据处理和解释能力联用技术的原理还在于提高数据处理和解释能力。
通过联用多种技术手段，可以获取更加丰富的数据，同时也需要对这些数据进行更加复杂的处理和解释。
这就要求在联用技术中引入大数据处理、人工智能等新技术，以更好地应对复杂数据的处理和解释。
二、联用技术的优点1. 提高分析灵敏度和准确性联用技术能够充分利用各种技术手段的优势，提高分析的灵敏度和准确性。
联用质谱与色谱可以提高物质的检测灵敏度，降低检测限，提高分析的准确性。
这对于分析复杂样品、微量分析具有重要意义。
2. 实现多维度信息获取联用技术可以实现多维度信息的获取，从而更全面地了解所研究的对象。
联用光谱与热分析技术能够同时获取物质的结构和热性质，从而更全面地了解物质的性质。
3. 提高数据处理和解释能力联用技术可以获得更丰富的数据，从而需要更加复杂的数据处理和解释方法。
通过引入大数据处理、人工智能等新技术，能够更好地处理和解释复杂数据，提高数据处理的效率和准确性。
高化实验2-图文
高化实验2-图文5高分子相变和降解过程的STA热分析综合实验热重法（TG）是在程序控制温度下测量物质的质量与温度之间关系的动态技术；差示扫描量热法（DSC）是在程序控制温度下测量试样与参比物之间的热焓差与温度之间关系的动态技术。
STA同步热分析是热重（TG）与差示扫描量热法（DSC）的联用技术。
该联用技术（TG/DSC）是热分析技术的重大发展和突破。
代表了热分析技术发展的方向，STA同步热分析同时给出TG和DSC两种信息。
还可解决单独TG和DSC无法解决的问题，广泛应用于材料的鉴别与成分的测定，材料相态结构的变化和挥发性组分的测定，材料配方的筛选，材料加工成型工艺参数的确定，材料的热稳定性评价，材料热降解及动力学研究。
本实验分两个部分，第一部分是高分子聚合物相变过程的同步热分析。
第二部分是高分子聚合物降解过程的同步热分析。
5.1实验目的1、了解STA409同步热分析仪的结构和原理；了解其先进性及在高分子材料中的应用。
2、掌握热重法TG和差示扫描量热法（DSC）的基本原理；掌握STA409同步热分析仪的使用方法与操作规程。
3、实验测定聚合物试样相变、降解过程的热谱图（TG/DSC曲线）。
4、熟悉STA409同步热分析仪软件，掌握由热谱图分析处理获得相变温度、热分解温度及质量变化率的方法。
5、学会分析比较聚合物之间和同一聚合物在不同温升速率的TG和DSC曲线及相关参数；学会实验结果的图形输出和数据输出方法。
二、实验原理（STA同步热分析技术）热分析是在程序控温下测量材料物理性质与温度之间关系的一种技术。
常用的有：热重分析（TG）、差热分析技术（DTA）、差示扫描量热技术（DSC）、热机械分析（TMA）、动态热机械分析（DMA）。
STA同步热分析技术是TG、DSC或者说TG、DTA的联用技术。
1979年，著名的英国聚合物实验室公司（PL）率先推出了TG—DSC同时联用仪，即STA同步热分析，该联用技术是TG—DTA的重大发展和突破，可以解决单TG、单DSC无法解决的问题，显示出下列一些主要优越性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TG-GC联用
泡沫聚乙烯的 TG-GC-MS曲线
3.0 mg试样在He中的TG曲线 （升温速率为15ºC/min）
TG曲线上打竖线范围内逸出的气体的GC图
TG-MS联用技术
热分析与IR联用技术
➢采用红外光谱法对由多组分共混、共 聚或复合成的材料及制品进行研究时， 经常会遇到这些材料中混合组分的红 外吸收光谱带位置很靠近，甚至还发 生重叠，相互干扰，很难判定，仅依 靠IR法有时就不能满足要求。
➢而用热分析测定混合物时，不需要分 离，一次扫描就能把混合物中几种组 分的熔点按高低分辨出来，但是单独 用其定性，灵敏度不够。
➢TA-IR 联 用 ， 可 利 用 IR 法 提 供 的 特 征吸收谱带初步判定几种基团的种 类，再由TA提供的熔点和曲线，就 可以准确地鉴定共混物组成。对于 相同类型不同品种材料的共混物、 掺有填料的多组分混合物和很难分 离的复合材料的分析鉴定既准确， 又快捷，是—种行之有效的方法。
(3)间歇联用技术
(1)同时联用技术
在程序控制温度下，对一个试样同 时 采 用 两 种 或 多 种 分 析 技 术 ， TGDTA 、 TG-DSC 应 用 最 广 泛 ， 可 以 在程序控温下，同时得到物质在质 量与焓值两方面的变化情况。
TG-DTA联用
主要优点： ✓ 能方便区分物理变化与化学变化； ✓ 便于比较、对照、相互补充 ✓ 可以用一个试样、一次试验同时得到TG
➢ 由于热分析是一种连续的测定过程，而气相色 谱从进样到出峰需要一定的时间间隔．所以在 热分析仪与气相色谱联用时就要通过一个接口 把它们串联起来。这种接口可以每隔一定时间 间隔通过载气把分解的气体产物送入色谱柱进 行分析。
热Байду номын сангаас析和气相色谱的联用
➢在分析时必须严格控制温度和气体 流量，尽量减少热分解副产品的产 生和保证气相色谱结果的重复性。
热分析中的联用技术
➢单一的热分析技术，如TG、DTA或 DSC等，难以明确表征和解释物质 的受热行为。
➢如：TG只能反映物质受热过程中质 量的变化，而其它性质，如热学等 性质就无法得知有无变化和变化的 情况。
✓高岭土分析，单独使用TG或DTA就得不到 准确的分析结果，而采用TG-DTA联用技术 可获知高岭土的高温热分解机理。
应易进行，可得到更尖锐的峰形和
较准确的峰温。只能折衷选择最佳 量。
根据物理或化学过程中所产生的重量和能量的变化 情况，TG和DTA对反应过程可作出大致的判断：
测温试 速条 率1件0：K/试mi样n，量气10氛.1：mg空，气参比物：A12O3，升
Cu(NO3)2·3H2O (晶体)→Cu(NO3)2·3H2O (液体) → 1/4[Cu(NO3)2·3Cu(OH)2]（晶体)→CuO(晶体)
在程序控制温度下，对一个试样采用两 种或多种分析技术，仪器的联接形式与 串联联用相同，但第二种分析技术是不 连续地从第一种分析仪取样。
➢ DTA-GC(气相色谱)的联用。 ➢ TG-GC ➢ TG-GC-MS
热分析和气相色谱的联用
➢ 与气相色谱联用的热分析技术有TG、 DTA和 DSC。
➢ 既可得到热分析曲线又可分析相应的分解产物， 对研究热分解反应机理极为有用。
TG-DSC联用
➢在 仪 器 构 造 和 原 理 上 与 TG-DTA 联 用相类似；
➢具有功率补偿控制系统，可定量量 热；
➢在TG-DSC仪中DSC的灵敏度要降低 一些；
➢与 TG-DTA 一 样 广 泛 应 用 于 热 分 解 机理的研究。
(2)串接联用技术
在程序控制温度下，对一个试样同 时采用两种或多种分析技术，第二 种分析仪器通过接口与第一种分析 仪器相串联，例如TG-MS(质谱)的 联用。
与DTA数据，节省时间 ✓ 测量温度范围宽：室温~1500℃ 缺点：同时联用分析一般不如单一热分
析灵敏，重复性也差一些。因为不可能 满足TG和DTA所要求的最佳实验条件。
➢TG、DTA技术对试样量要求不一样，
TG量稍多一些好，可以得到相对较
高的检测精度，而DTA试样少一些
好，这样试样中温度分布均匀，反
高岭土 500-600℃ 脱水的高岭土 980℃ 亚稳态高岭土 1200℃ γ-Al2O3
➢热分析的联用技术，包括各种热分 析技术本身的同时联用，
如：TG-DTA,TG-DSC等。
➢热分析与其它分析技术的联用，如： TG-MS、TG-GC、TG-IR等。
ICTA将热分析联用技术分为三类： ✓ 同时联用技术 ✓ 串接联用技术 ✓ 间歇联用技术