差热分析 PPT课件 - 360文档中心

差热和热重分析

差热分析可以用来研究土壤中污染物的热分解和转化过程，例如研究土壤中农药的分解和转化过程。
热重分析可以用来研究土壤中污染物的迁移和分布特性，例如研究土壤中重金属的分布和迁移特性。
06 差热和热重分析的未来发展与挑战
新技术发展
新型传感器技术
利用新型传感器技术，如纳米传感器和柔性传感器，提高差热和热重分析的灵敏度和精度。
差热分析的应用
01 确定物质的熔点、玻璃化转变温度等物理性质。
02 研究物质的热稳定性、热分解和氧化等化学性质。
03
用于药物、食品、聚合物、陶瓷等领域的研发和质量控制。
04
热重分析（TGA）
02 热重分析（TGA）
热重分析的定义
热重分析（TGA）是一种在程序控温下测量物质质量与温度关系的分析方法。通过测量物质质量随温度变化的情况，可以研究物质在加热或冷却过程中的物理和化学变化。
在热重分析中，样品被放置在热天平上，并加热或冷却以模拟不同的温度条件。随着温度的变化，样品的质量会发生变化，这些变化被记录并转化为温度与质量之间的关系曲线。通过对曲线的分析，可以了解物质在加热或冷却过程中的质量变化情况。
热重分析的应用
热重分析在多个领域都有广泛的应用，包括材料科学、化学、制药、食品科学等。它可以用于研究材料的热稳定性、分解行为、反应动力学以及物质在温度变化过程中的相变等。
陶瓷材料的抗热震性能
差热分析可以研究陶瓷材料在不同温度下的热震稳定性，对于陶瓷材料的应用具有重要意义。
金属材料
金属材料的熔点和凝固点
01
通过差热分析，可以精确测定金属材料的熔点和凝固点，有助
于了解金属材料的热物性。
金属材料的氧化和腐蚀行为

DSC(差示扫描量热仪)实验室教学讲解PPT课件

Atmosphere: N2
Temperature / °C
丁苯橡胶 SBR 质量损失: -14.79 %
•将 NR/SBR 共混橡胶材料，在 N2 气氛下按照标准的 TG 方法进行分析，增塑 •剂的失重量为 9.87%。（增塑剂失重与橡胶分解台阶有较大重叠）
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NR/SBR 橡胶中增塑剂的分解
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实验条件的选择
综合以上两点： • 提高对微弱的热效应的检测灵敏度：提高升温速率加大样品量
• 提高微量成份的热失重检测灵敏度：加大样品量
• 提高相邻峰（失重平台）的分离度：慢速升温速率小的样品量
-Байду номын сангаас
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实验条件的选择
•3. 制样方式
• 块状样品：建议切成薄片或碎粒 • 粉末样品：使其在坩埚底部铺平成一薄层 • 堆积方式：一般建议堆积紧密，有利于样品内部的热传导
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实验条件的选择
• 4. 气氛
• 气氛类别：
动态气氛静态气氛真空
• 从保护天平室与传感器、防止分解物污染的角度，一般推荐使用动态吹扫气氛。
• 对于高分子TG测试，在某些场合使用真空气氛，能够降低小分子添加剂的沸点，达到分离失重台阶的目的。
• 若需使用真空或静态气氛，须保证反应过程中的释出气体无危害性。
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热分析实验技巧
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热分析实验技巧
适宜实验条件的选择：
• 升温速率 • 样品用量 • 制样方式 • 实验气氛
• 坩埚的选取 • 样品温度控制（STC） • DSC 基线 • TG 基线（浮力效应）
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实验条件的选择
1. 升温速率

差热分析

• 将试样和参考物（在一定温度范围内不发生热效应的一些热惰性物质）放在炉子的恒温区内，以完全相同的条件升温或降温，在试样和参考物的底部安装两支热电偶，并把这两支热电偶反向串联—差示热电偶起来。如右图所示：
•
当试样加热过程中产生吸热或放热效应时，试样的温度就会低于或高于参比物质的温度，差热电偶的冷端就会输出相应的差热电势。通过检流计偏转与否来检测差热电势的正负，就可推知是吸热或放热效应。在与参比物质对应的热电偶的端连接上温度指示装置，就可检测出物质发生物理化学变化时所对应的温度。
DTA与DSC区别
• DSC多了个补偿加热器 • 用差式扫描量热仪可以直接测量热量，差式分析却不可以。DTA在试样发生热效应时，试样的实际温度已发生改变。而DSC的试样热量变化随时可以被补充。试样与参比物温度始终相等，避免了热传。
典型的DSC曲线
典型的差示扫描量热（DSC）曲线以热流率（dH/dt）为纵坐标、以时间（t）或温度（T）为横坐标，即dH/dt-t（或T）曲线。曲线离开基线的位移即代表样品吸热或放热的速率（mJ· s1），而曲线中峰或谷包围的面积即代表热量的变化。因而差示扫描量热法可以直接测量样品在发生物理或化学变化时的热效应。
图7 典型的DSC曲线
第三节热重法
• 热重法（TG或TGA）：在程序控制温度条件下，测量物质的质量与温度关系的一种热分析方法。 • 其数学表达式为： ΔW=f（T）或（τ） • ΔW为重量变化，T是绝对温度，τ是时间。 • 热重法试验得到的曲线称为热重曲线（即TG）。 • TG曲线以质量（或百分率%）为纵坐标，从上到下表示减少，以温度或时间作横坐标，从左自右增加，试验所得的TG曲线，对温度或时间的微分可得到一阶微商曲线DTG和二阶微商曲线DDTG

热分析法—热重分析法(TG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法( DSC) ppt课件

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
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PPT课件Tຫໍສະໝຸດ ℃10差热分析法（DTA）
参比物：在测量温度范围内不发生任何热效应的物质，如-Al2O3、MgO等。
程序控温下，测量物与参比物的温差与温度的关系 ΔT=f(T) 正峰：放热倒峰：吸热
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差示扫描量热法
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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
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略：XRD 、电子迁移率等测试。。。。
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贰
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《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。
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主要内容
we report the discovery and characterizations

差热分析

第一节差热分析
三、差热曲线
• • • • • • • • • • • 基线(Baseline)，AB和DE段；峰(Peak)，BCD段；吸热峰(Endotherm)，T<0 放热峰(Exotherm)， T>0 峰宽(Peak Width)，BD或B’D’ 峰高(Peak height)，CF段峰面积(Peak area)，BCDFB 起始转变温度(Initial Ttrans)，TB 外推起点(Extrapolated onset)，G 峰的位置和形状 BC峰的前沿，CD峰的后沿
第一节差热分析
• 四、差热曲线的数据处理
• 1 转变温度的确定 • 差热曲线上开始偏离基线的温度称起始转变温度，但经不同国家不同工作者用不同仪器实验的结果，认为用外推法求起始转变温度更接近热力学平衡温度，约有1-3度之差，我们称它为外推起始温度或转变平衡温度。外推起始温度是峰的前沿（AB）最大斜率点的切线与外推基线（BC）的交点G。
第一节差热分析
• • • 比例系数的标定影响比例系数的因素很多，理论上不容易计算，要用标准物质标定而得。测定方法是用精确已知热效应的标准物质进行差热分析，由差热分析求出面积，标出单位面积相当的热量，即比例系数。由于物质的热性质与温度有关，所以比例系数也随温度而改变，故要求标定的温度范围必须和实验测量的温度范围相同。标定通常用高纯物质的熔化热焓来进行，可避免化学反应放出的分解产物可能引起的复杂行为，应当指出用熔化吸热和冷凝放热的平均峰面积比用单独的熔化吸热峰的峰面积更可靠。
• 假设：试样与参考物内部不存在温度梯度，且与各自的容器温度相等。试样和参考物的热容都不
随温度而变化。样品池和参考池与炉子间的热传

差热分析(Differencial Thermal Analysis, DTA)

差热分析的应用
提供的信息：
峰的位置峰的形状峰的个数
凝胶材料的烧结进程研究
DTA数据的记录方式
6）用时间或温度作为横坐标，从左到右为增加。 7）说明鉴定中间生成物和最后产物的方法。8）全部原始记录的如实重复。 9）标明试样重量和试样稀释程度。 11）标明所用仪器的型号、商品名称及热电偶的几何形状、材料和位置。
影响曲线形状的因素
• 影响差热分析的主要因素有三个方面：仪
DTA曲线及理论分析
DTA曲线
DTA曲线是指试样与参比物间的温差（ΔT）曲线和温度（T）曲线的总称。
DTA曲线分析
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份； ③ 吸热峰：TS＜TR ，ΔT＜0时的曲线部份； ④ 放热峰：TS＞TR ， ΔT＞0时的曲线部份； 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；
稀释剂的加入往往会降低差热分析的灵敏
度!
差热曲线分析
差热曲线分析就是解释曲线上每个峰谷产生的原因，从而分析被测物质是有那些物相组成的。峰谷产生的原因有：
✓矿物质脱水 ✓相变 ✓物质的化合或分解 ✓氧化还原
差热分析的峰只表示试样的热效应，本身不反应更多的物理化学本质。为此，单靠差热曲线很难做正确的解释。现在普遍采用的联用技术。
✓ 如：在空气和氢气的气氛下
对镍催化剂进行差热分析，所得到的结果截然不同（见图）。在空气中镍催化剂被氧化而产生放热峰。
稀释剂的影响
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，提高检出灵敏度，但同时也会降低峰的面积。

热重分析及差热分析

精品课件
热重分析仪（TG）原理图
三路气体的质量流量计
试样
热天平
热天平测量原理
• 当天平左边称盘中试样因受热产生重量变化时，天平横梁连同光栏则向上或向下摆动，此时接收元件（光敏三极管）接收到的光源照射强度发生变化，使其输出的电信号发生变化。这种变化的电信号送给测重单元，经放大后再送给磁铁外线圈，使磁铁产生与重量变化相反的作用力，天平达到平衡状态。因此，只要测量通过线圈电流的大小变化，就能知道试样重量的变化。
精品课件
差热分析法(DTA) ( Differential Thermal Analysis)
定义：在程序控制温度下，测量物质和参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。
当试样发生任何物理（如相转变、熔化、结晶、升华等）或化学变化时，所释放或吸收的热量使试样温度高于或低于参比物的温度，从而相应地在 DTA曲线上得到放热或吸收峰。
精品件
• 适合热重分析的反应：±Δm
Ag2CrO4 → O2↑ + Ag + AgCrO2
吸附水挥发质量恒定失重
定量分析：组成不同，质量变化不同。
获取信息：热稳定性、抗热氧化性、吸附水、结晶水、脱水速率、干燥条件、热分解等相关信息。
精品课件
• 微商热重法(DTG):记录质量变化速率与温度的关系，即将质量对温度求导。
精品课件
含有一个结晶水的草酸钙的TG曲线和DTG曲线
CaC2O4·H2O→CaC2O4+H2O （100-200℃，失重量12.5% ）
CaC2O4→CaCO3+CO ）CaCO3→CaO+CO2 ）
（400-500℃，失重量18.5% （600-800℃，失重量30.5%

热分析ppt

两类不同的DSC示意图两类不同的示意图
热流法在给予样品和参比相同的功率下，在给予样品和参比相同的功率下，测定样品和参比两端的温差∆T，然后根据热流方程，将∆T（温差）换算成∆Q（热量，然后根据热流方程，（温差）换算成∆ （作为信号的输出。差）作为信号的输出。功率补偿法功率补偿型DSC的原理是，在程序升温的过程中，始终保持的原理是，功率补偿型的原理是在程序升温的过程中，试样与参比物的温度相同，试样与参比物的温度相同，为此试样和参比物各用一个独立的加热器和温度检测器。当试样发生吸热效应时，的加热器和温度检测器。当试样发生吸热效应时，由补偿加热器增加热量，使试样和参比物之间保持相同温度；热器增加热量，使试样和参比物之间保持相同温度；反之当试样产生放热效应时，则减少热量，试样产生放热效应时，则减少热量，使试样和参比物之间仍保持相同温度。保持相同温度。
影响DTA曲线的主要因素曲线的主要因素影响
差热分析曲线的峰形、出峰位置和峰面积等受多种因素影响，大体可分为仪器因素和操作因素，仪器因素是指与差热分析仪有关的影响因素。主要包括：炉子的结构与尺寸；坩埚材料与形状；热电偶性能等。
操作因素：操作因素：
操作因素是指操作者对样品与仪器操作条件选取不同而对分析结果的影响：样品粒度：影响峰形和峰值，尤其是有气相参与的反应；试样要尽量均匀，最好过筛参比物与样品的对称性：包括用量、密度、粒度、比热容及热传导等，两者都应尽可能一致，否则可能出现基线偏移、弯曲，甚至造成缓慢变化的假峰；气氛：气氛的成分对DTA和DSC曲线的影响很大，可以被氧化的试样在空气或氧气氛中会有很大的氧化放热峰，在氮气或其它惰性气体中就没有氧化峰了。
② 试样皿的影响理想的皿：皿材料是惰性的，不失重，理想的皿：皿材料是惰性的，不失重，不是试样的催化剂；催化剂；试样摊成薄层，有利于热传导、试样摊成薄层，有利于热传导、扩散和挥发。挥发。 ③ 挥发物冷凝的影响影响的原因：试样分解、升华、影响的原因：试样分解、升华、逸出的挥发性物质在仪器的温度较低位置处冷凝，在仪器的温度较低位置处冷凝，特别挥发物冷凝在称重的体系中（别挥发物冷凝在称重的体系中（如悬），这部分残留的冷凝物的质量变丝），这部分残留的冷凝物的质量变化将叠加到待测试样中。化将叠加到待测试样中。实验技巧：减少试样用量选择适当的冲洗气流量