化工实验--热分析实验ma

NETZSCH 热重分析仪：
TG 209 C Iris®
FT(IR23g0a癈s )cell
tra(n2s3f0e癈r li)ne thercmoonctrooul ple
(a2d3a0p癈ter) thercmoonctrooul ple
thercmoonctrooul ple gas outlet
变化
测量样品的维度变 化、形变、粘弹性 、相转变、密度等
测量介电常数、 损耗因子、导电 性能、电阻率（ 离子粘度）、固 化指数（交联程
度）等
逸出气分析
(EGA – MS, FTIR)
– TG热重法。在程序控制温度下，测量物质的质量 与温度关系的一种技术（即TG）。
– DTA差热分析法。在程序控制温度下，建立被测 量物质和参比物的温度差与温度关系的一种技术 （即DTA）。
• △m 质量变化 • dm/dt 质量变化/分解的速率 • DTG TG曲线对时间坐标作一次
微分计算得到的微分曲线 • DTG 峰 质量变化速率最大点，
作为质量变化/分解过程的特征温 度 • Tonset TG台阶的起始点，对分 解过程可作为热稳定性的表征
Setaram---TG/DSC/DTA
DIL402C/DIL402PC 动态热机械分析法
(DMA242)
介电分析法
(DEA) DEA230 DEA231
导热系数仪 热流法：
HFM436系列
激光Biblioteka Baidu射法:
LFA427 LFA447 LFA457
测量物理与化学过 程（相转变，化学 反应等）产生的热
效应; 比热测量
测量由分解 、挥发、气 固反应等过 程造成的样 品质量随温 度／时间的
T = TS - TR
re ferenc e signal
TM
sa mple sig nal
TM meltin g temperatur e
t1
t2
time [s ]
peak area A ~ heat of melting [mW/mg]
0
t
t
time [s]
1
2
DSC 曲线示例
根据 DIN 定义的吸热与放热峰
– DSC差示扫描量热法。在程序控制温度下，测量 输入到物质和参比物的功率差与温度的关系的一 种技术（即DSC）。由于DSC直接测量的是热量， 所以是一种量热法。“差示”是指除用试样外， 还要用参比物。扫描是指温度扫描。即温度从低 到高或从高到低的动态扫描。
热重分析法（TG） ：基本概念
热重分析法记录的是在程序温度(升/降/恒温)下样品的 质量/质量变化随温度/时间的函数关系
典型应用：
玻璃化转变 熔融、结晶 熔融热、结晶热 共熔温度、纯度 物质鉴别 多晶型
相容性 热稳定性、氧化稳定性 反应动力学 热力学函数 液相、固相比例 比热
DSC vs DTA
• 工作原理差别
DTA 只能测试△T信号，无法建立△H与△T之间的联系
DSC
测试△T信号，并建立△H与△T之间的联系
差示扫描量热仪（DSC）原理图
Furnace
Sam ple
.
Q PR
Ref er.
DT
在程序温度过程中，当样品发生热效应时，在样品端与参 比端之间产生了温度差（热流差），通过热电偶对这一温 度差（热流差）进行测定。
DSC 基本原理
在程序温度（升／降／恒温及其组合）过程中，测量样品与参考物 之间的热流差，以表征所有与热效应有关的物理变化和化学变化。
micro furnace sample
sample carrier TG cell
气体出口
炉体 样品坩埚 样品热电偶 控制热电偶 辐射屏蔽 真空 样品气氛 (1, 2)
恒温水浴 样品支架升降 真空密封外壳
微量天平系统
保护气氛
TG – 应用范围
TG 方法常用于测定：
• 质量变化 • 热稳定性 • 分解温度 • 组份分析 • 脱水、脱氢 • 腐蚀 / 氧化 • 还原反应 • 反应动力学
ma
武汉大学化学与分子科学学院 2010，3，31
一、实验目的
• 熟悉热重和差式扫描量热法的基本原理； • 掌握热重-差式扫描量热法联用的实验方
法和数据处理方法； • 了解CuSO4.5H2O 的脱水机理。
二、方法原理
• 热分析是一种非常重要的分析方法。它 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种技术。
PE----TG/DTA
STA 449C– 同步测试TG/DSC或 TG/DTA
TG 曲线
图中所示的反应单从 TG 曲线上看，有点像一个单一步骤的过程
DTG
DTG 曲线
但从微分（DTG）曲线则明显区分出分解分为两个相邻的阶段
Sample
热重分析仪（TG）原理图
Furnace
Ba la nc e
热分析 (TA)
差热分析与差示扫 描量热法
(DTA, DSC) DSC204F1 Phoenix
DSC200PC Phox DSC204 HP
DSC404C Pegasus DTA404 PC Eos
热重分析法
(TGA) TG209C Iris
热机械分析法 (TMA)
TMA202、TMA402 热膨胀法 (DIL)
DSC 信号
NETZSCH 差示扫描量热仪
DSC 204 Phoenix
气体出口
空气冷却
保护气氛 参比 样品 热流传感器 炉腔 (镀金) 加热元件 吹扫气氛 液氮 / 气氮冷却 循环冷却
隔热部分
DSC 204 – 炉体特点
DSC 204 C 的炉腔为镀 金设计，耐腐蚀性强，寿 命长（特别适用于 O.I.T. 测试）
DSC 204 炉腔俯视
DSC 附件
为了适应千变万化的各种样品，避 免样品与坩埚材料之间的不相兼容 ，配备了多种不同材质不同特点的 坩埚。
其中的几种坩埚图示如下：
DSC – 应用范围
DSC 方法常用于测定： • 熔融温度与熔融热 • 相转变温度与转变热 • 相图 • 结晶温度 • 结晶度 • 玻璃化转变温度 • 比热 • 反应动力学 • 纯度
Q
A
△T △X
t
DH K DTdt
0
SDTA（C-DTA） 计算得到△T信号
差热曲线中的吸 / 放热峰是如何形成的?
electric potential [mV] (~tem perature)
在样品的熔 融过程时， 样品端的温 度保持恒定 ，而此时参 比端的温度 仍在升高。 以参比与样 品的温度差 对时间作图 ，就得到了 差热曲线。