热重分析仪TGA知识讲解
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论会，第二次会议1984年在武汉召开，之后逢双年召开。
2、热分析的分类 ：
一、 热重法（ TG） 热重法是在程序控制温度下，测量物质重量与温度关系的一 种技术。
二、差示扫描量热法（ DSC ） 差示扫描量热法是在程序控制温度下，测量输给待测物质和 参比物的能量差与温度 ( 或时间 ) 关系的一种技术。
➢ 4.材料质量测定：如纯度测定、物质的玻璃化转变和居里 点、材料的使用寿命测定；
➢ 5.环境监测：研究蒸汽压、沸点、易燃性等。
三、热重分析概述 （Thermogravimetry Analysis)
➢ 定义：在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的 一种技术;
m = f (T)
➢ 特点：定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化 的速率，不管引起这种变化的是化学的还是物理的；
➢ 4.1 仪器因素的影响
4.1.1 气体浮力的影响
TGA图怎么看？
TG /% 100 80 60
TG 曲线 起始点: 424.6 ℃
DTG 曲线
DTG /(%/min) 5
0 质量变化: -96.34 % -5
40
-10
20 0
300
峰值: 455.0 ℃
350
400
450
温度 /℃
-15
终止点: 474.5 ℃ -20
500
TGA举例1：
80℃-120℃左右，一般为游 离水的失重造成
达到了-20%
TGA举Байду номын сангаас5：
有些溶剂（多为有机溶剂）， 在初始温度时就不断失重， 恒温很久也得不到恒定重量， 这样就不能测准易挥发物的
含量。
TGA举例6：
有些样品不适合用TGA做 水分，因为在到达游离水失 重温度时，样品也已开始分 解，不能达到独立的失重平 台
四、影响热重法测定结果的因素
➢ 4.1仪器因素的影响 ➢ 4.2实验条件的影响 ➢ 4.3试样的影响
梯度曲线
曲线的纵坐标为质量mg 或剩 余百分数%表示；
横坐标T为温度。用热力学温 度（K）或摄氏温（℃）。
微商热重曲线（DTG曲线）
➢ 从热重法可派生出微商热重（Derivative Thermogravimetry ）, 它是TG曲线对温度（或时间）的一阶导数。
➢ 纵坐标为dW/dt ➢ 横坐标为温度或时间
三、差热分析法（ DTA ） 差热分析法是在程序控制温度下，测量待测物质和参比物之 间的温度差与温度 ( 或时间 ) 关系的一种技术。
3、热分析的应用：
➢ 1.成份分析：无机物、有机物、药物和高聚物的鉴别和分 析以及它们的相图研究；
➢ 2.稳定性测定：物质的热稳定性、抗氧化性能的测定等；
➢ 3.化学反应的研究：比如固-气反应研究、催化性能测定、 反应动力学研究、反应热测定、相变和结晶过程研究；
DTG的作用
TG 曲线上看，有点像 一个单一步骤的过程
DTG曲线则表明存在 两个相邻失重阶段
（3）DTG曲线的峰面积精确地对应着变化了的样品重量， 因而较TG能更精确地进行定量分析。
（4）能方便地为反应动力学计算提供反应速率(dW／dt)数据。
（5）DTG与DTA具有可比性，但前者与质量变化有关且重 现性好，后者与质量变化无关且不易重现。如果DTG和DTA 进行比较，能判断出是重量变化引起的峰还是热量变化引起 的峰，TG对此无能为力。
热天平这一术语；
➢ 1945年 首批商品热天平生产本世纪60年代初 开始研制和 生产较为精细的差热分析仪；
➢ 1964年 Waston 提出差示扫描量热法； ➢ 1979年 中国化学会溶液化学、化学热力学、热化学和热分
析专业委员会成立； ➢ 1980年 在西安召开第一届热化学、热力学和热分析学术讨
TGA举例2：
这个失重的开时温度比 前一个要早一些。推测 它的失重是由水或某种 有机溶剂的残留引起的
TGA举例3：
30℃-60℃可能是因 为有机溶剂引起的 失重，例如乙醇等。
150℃和300℃是样 品的分部分解引起
的
TGA举例4：
一般失重总在0%-100%之间， 但也有例外的情况。这个样品 有升华现象，并且结晶凝在支 撑管和托盘之间，这时的称重 就不再是样品称重，这个图就
➢ 是使用最多、最广泛的热分析技术;
➢ 类型： 两种 ✓ 1.等温（或静态）热重法：恒温 ✓ 2.非等温（或动态）热重法：程序升温
TGA基本原理：
在程序控温下，测量物质的质量随温度（或时间）的变化 关系。 TG的测量都要依靠热天平（热重分析仪），主要介绍 热天平及热重测量的原理。
微量热 天平
铂金样 品盘
•精确反映样品的起始反应温度， 达到最大反应速率的温度（峰 值），反应终止温度。 •利用DTG的峰面积与样品对应的 重量变化成正比，可精确的进行 定量分析。
DTG曲线具有以下一些特点：
（1）能精确反映出起始反应温度、最大反应速率温度和反应 终止温度(相对来说，TG曲线对此就迟钝的多）；
（2）能精确区分出相继发生的热重变化。在TG曲线上，对应 于整个变化过程中各阶段的变化相互衔接而不易区分开，而 同样的变化过程在DTG曲线上能呈现出明显的最大值，可以 以峰的最大值为界把一个热失重反应分成两部分。故DTG能 很好地区分出重叠反应，区分各反应阶段。
加 热 器
热天平种类：
➢ 根据试样与天平横梁支撑点之间的相对位置，热天平可分 为下皿式，上皿式与水平式三种。
热天平测量原理
40ml/min 60ml/min
热重曲线（TG曲线）
➢ 由TG实验获得的曲线。记录质量变化对温度的关系曲 线。 m = f(T)
➢ 纵坐标是质量（从上向下表示质量减少），横坐标为 温度或时间。
热重分析仪(TGA)
主要内容：
➢ 热分析的发展简史 ➢ 热分析概述 ➢ 热重分析概述 ➢ 影响热重法测定结果的因素 ➢ TG失重曲线的处理和计算 ➢ 材料热稳定性的评价方法 ➢ 热重分析应用举例
一、 热分析的发展简史
➢ 公元前600年～18世纪 与热有关的相转变现象的早期历 史阶段；
➢ 1887年 Le Chatelier 利用升温速率变化曲线来鉴定粘土； ➢ 1899 Roberts-Austen 提出温差法； ➢ 1903年 Tammann 首次使用热分析这一术语； ➢ 1915年 本多光太郎奠定了现代热重法的初步基础，提出
2、热分析的分类 ：
一、 热重法（ TG） 热重法是在程序控制温度下，测量物质重量与温度关系的一 种技术。
二、差示扫描量热法（ DSC ） 差示扫描量热法是在程序控制温度下，测量输给待测物质和 参比物的能量差与温度 ( 或时间 ) 关系的一种技术。
➢ 4.材料质量测定：如纯度测定、物质的玻璃化转变和居里 点、材料的使用寿命测定；
➢ 5.环境监测：研究蒸汽压、沸点、易燃性等。
三、热重分析概述 （Thermogravimetry Analysis)
➢ 定义：在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的 一种技术;
m = f (T)
➢ 特点：定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化 的速率，不管引起这种变化的是化学的还是物理的；
➢ 4.1 仪器因素的影响
4.1.1 气体浮力的影响
TGA图怎么看？
TG /% 100 80 60
TG 曲线 起始点: 424.6 ℃
DTG 曲线
DTG /(%/min) 5
0 质量变化: -96.34 % -5
40
-10
20 0
300
峰值: 455.0 ℃
350
400
450
温度 /℃
-15
终止点: 474.5 ℃ -20
500
TGA举例1：
80℃-120℃左右，一般为游 离水的失重造成
达到了-20%
TGA举Байду номын сангаас5：
有些溶剂（多为有机溶剂）， 在初始温度时就不断失重， 恒温很久也得不到恒定重量， 这样就不能测准易挥发物的
含量。
TGA举例6：
有些样品不适合用TGA做 水分，因为在到达游离水失 重温度时，样品也已开始分 解，不能达到独立的失重平 台
四、影响热重法测定结果的因素
➢ 4.1仪器因素的影响 ➢ 4.2实验条件的影响 ➢ 4.3试样的影响
梯度曲线
曲线的纵坐标为质量mg 或剩 余百分数%表示；
横坐标T为温度。用热力学温 度（K）或摄氏温（℃）。
微商热重曲线（DTG曲线）
➢ 从热重法可派生出微商热重（Derivative Thermogravimetry ）, 它是TG曲线对温度（或时间）的一阶导数。
➢ 纵坐标为dW/dt ➢ 横坐标为温度或时间
三、差热分析法（ DTA ） 差热分析法是在程序控制温度下，测量待测物质和参比物之 间的温度差与温度 ( 或时间 ) 关系的一种技术。
3、热分析的应用：
➢ 1.成份分析：无机物、有机物、药物和高聚物的鉴别和分 析以及它们的相图研究；
➢ 2.稳定性测定：物质的热稳定性、抗氧化性能的测定等；
➢ 3.化学反应的研究：比如固-气反应研究、催化性能测定、 反应动力学研究、反应热测定、相变和结晶过程研究；
DTG的作用
TG 曲线上看，有点像 一个单一步骤的过程
DTG曲线则表明存在 两个相邻失重阶段
（3）DTG曲线的峰面积精确地对应着变化了的样品重量， 因而较TG能更精确地进行定量分析。
（4）能方便地为反应动力学计算提供反应速率(dW／dt)数据。
（5）DTG与DTA具有可比性，但前者与质量变化有关且重 现性好，后者与质量变化无关且不易重现。如果DTG和DTA 进行比较，能判断出是重量变化引起的峰还是热量变化引起 的峰，TG对此无能为力。
热天平这一术语；
➢ 1945年 首批商品热天平生产本世纪60年代初 开始研制和 生产较为精细的差热分析仪；
➢ 1964年 Waston 提出差示扫描量热法； ➢ 1979年 中国化学会溶液化学、化学热力学、热化学和热分
析专业委员会成立； ➢ 1980年 在西安召开第一届热化学、热力学和热分析学术讨
TGA举例2：
这个失重的开时温度比 前一个要早一些。推测 它的失重是由水或某种 有机溶剂的残留引起的
TGA举例3：
30℃-60℃可能是因 为有机溶剂引起的 失重，例如乙醇等。
150℃和300℃是样 品的分部分解引起
的
TGA举例4：
一般失重总在0%-100%之间， 但也有例外的情况。这个样品 有升华现象，并且结晶凝在支 撑管和托盘之间，这时的称重 就不再是样品称重，这个图就
➢ 是使用最多、最广泛的热分析技术;
➢ 类型： 两种 ✓ 1.等温（或静态）热重法：恒温 ✓ 2.非等温（或动态）热重法：程序升温
TGA基本原理：
在程序控温下，测量物质的质量随温度（或时间）的变化 关系。 TG的测量都要依靠热天平（热重分析仪），主要介绍 热天平及热重测量的原理。
微量热 天平
铂金样 品盘
•精确反映样品的起始反应温度， 达到最大反应速率的温度（峰 值），反应终止温度。 •利用DTG的峰面积与样品对应的 重量变化成正比，可精确的进行 定量分析。
DTG曲线具有以下一些特点：
（1）能精确反映出起始反应温度、最大反应速率温度和反应 终止温度(相对来说，TG曲线对此就迟钝的多）；
（2）能精确区分出相继发生的热重变化。在TG曲线上，对应 于整个变化过程中各阶段的变化相互衔接而不易区分开，而 同样的变化过程在DTG曲线上能呈现出明显的最大值，可以 以峰的最大值为界把一个热失重反应分成两部分。故DTG能 很好地区分出重叠反应，区分各反应阶段。
加 热 器
热天平种类：
➢ 根据试样与天平横梁支撑点之间的相对位置，热天平可分 为下皿式，上皿式与水平式三种。
热天平测量原理
40ml/min 60ml/min
热重曲线（TG曲线）
➢ 由TG实验获得的曲线。记录质量变化对温度的关系曲 线。 m = f(T)
➢ 纵坐标是质量（从上向下表示质量减少），横坐标为 温度或时间。
热重分析仪(TGA)
主要内容：
➢ 热分析的发展简史 ➢ 热分析概述 ➢ 热重分析概述 ➢ 影响热重法测定结果的因素 ➢ TG失重曲线的处理和计算 ➢ 材料热稳定性的评价方法 ➢ 热重分析应用举例
一、 热分析的发展简史
➢ 公元前600年～18世纪 与热有关的相转变现象的早期历 史阶段；
➢ 1887年 Le Chatelier 利用升温速率变化曲线来鉴定粘土； ➢ 1899 Roberts-Austen 提出温差法； ➢ 1903年 Tammann 首次使用热分析这一术语； ➢ 1915年 本多光太郎奠定了现代热重法的初步基础，提出