第五章热分析-1 DTA讲解
DTA热差分析
DTA热差分析一．热差分析（DTA）是在受控的温度程序下，测量某物质与参比物的温度差与温度关系的一种技术，是测量物质能量变化的方法。
药物在加热过程中因脱水、多晶型转变、熔融、分解等而产生能量的变化，由于每种药物的原、辅料都有其不同的化学组成和晶体结构，所以即使化学组成或晶体结构的微小差异，也会反映出不同的反应温度或反应能量，因此每种药物的原、辅料都有其特征的DTA曲线。
特别是药物中含有既不便分离又难以确定的杂质时，不用分离即可用DTA做出表征。
二、DTA曲线表示法（1）基线如图中的曲线段AB及DE所示是DTA曲线中∆T近于零的部分。
（2）峰如图中曲线BCD所示，是DTA曲线离开基线然后又回到基线的部分。
（3）吸热峰是指试样温度低于参比物质温度的峰，即∆T为负值。
（4）放热峰是指试样温度高于参比物质温度的峰，即∆T为正值。
（5）峰宽如图中的B，D的投影线段B'D'所示，是曲线离开基线与回至基线之间的时间或温度之差。
（6）峰高如图中的直线段CF所示，是自峰顶（图中的C点）画一条与时间或温度轴相垂直的直线，在此直线上自峰顶至补插基线间的距离。
（7）外推起始点如图中的G点，是指由峰前缘（图中的曲线段BC）上斜率最大一点做切线，与外延基线（图中的BG段）的交点。
三、影响DTA曲线的因素（1）升温速率目前所使用的热分析仪器通常都采用线性升温和连续加热，仪器的加热速率从0.5~50℃/min，有时甚至更大。
大量的有关升温速率对DTA曲线的影响的实验结果表明：①升温速率的不同影响DTA曲线的形状。
较低的升温速率往往使得DTA曲线峰的形状宽缓，而较高的升温速率导致在DTA曲线上出现尖锐而狭窄的峰。
②升温速率的不同影响相邻峰的分辨率。
较低的升温速率使相邻峰的分辨率提高，而较高的升温速率使相邻峰重叠。
③升温速率的不同明显的影响峰顶温度，即峰顶温度随升温速率增加而升高。
(2)样品用量样品的用量与DTA曲线峰面积有对应的关系，所以样品量明显影响DTA曲线峰面积的大小。
5差热分析
差热分析（Differential Thermal Analysis—DTA）法是一种重要的热分析方法，是 指在程序控温下，测量物质和参比物的温度差与温度或者时间的关系的一种测试技 术。该法广泛应用于测定物质在热反应时的特征温度及吸收或放出的热量，包括物 质相变、分解、化合、凝固、脱水、蒸发等物理或化学反应。广泛应用于无机、硅 酸盐、陶瓷、矿物金属、航天耐温材料等领域，是无机、有机、特别是高分子聚合 物、玻璃钢等方面热分析的重要仪器。 差热分析 最早的差热分析仪器是1887年Le Chatelier为了研究粘土矿物而制作的。该装置使 用时一边加热一边用光学自动记录仪记录物质的温度，完全靠手工操作，因此误差 很大。1899年英国的W.C.Roberts-Austen（罗卜兹-奥斯坦）第一次采用示差法进 行了仪器改造，他采用标准物质与被测物质进行比较的方法，记录两者温度差，得 到的电解铁的DTA曲线，被认为是第一条现代意义上的DTA曲线。随着电子技术的 发展，差热分析仪器无论在结构上还是在性能上都有了很大改进，最大限度上脱离 了手工操作、记录等繁琐手续，实现了温度控制和记录的自动化，降低了外界干扰， 提高了测试精度。目前的仪器测试范围可用-190℃到2000℃以上，可控制测试气氛 和压力，并可和其他仪器组合使用。 目前，国内外已有多家生产该类型仪器的企业，差热分析法与现代各种研究方 法综合使用，相互补充，已成为材料研究中最为常用的方法之一。
B
C
D
E F
笔2接 AC 笔1接 A B
时间
图 5 - 2 差 热 分析 图
d
b
H T d
K d T d b m
No Image
三 实验原理
热重分析及差热分析
不同点
dm/dt = f ( T 或t )
TG与DTG：信号 处 理方式不同。 曲线：台阶与峰 形课件
DTG曲线的优点
➢ 能准确反映出起始反应温度Ti，达到最大反应速率的温 度Te和反应终止温度Tf 。
➢ 更能清楚地区分相继发生的热重变化反应，DTG比TG分 辨率更高。
分析天平基础上发展起来的，具有一些特殊要求的精密仪 器：（1）程序控温系统及加热炉，炉子的热辐射和磁场 对热重测量的影响尽可能小；（2）高精度的重量与温度 测量及记录系统；（3）能满足在各种气氛和真空中进行 测量的要求；（4）能与其它热分析方法联用。
热天平由精密天平和线性程序控温加 热炉组成。
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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。
热分析法概述
热分析方法是利用热学原理对物质的物理性能或成分进行 分析的总称。根据国际热对热分析法的定义：热分析是在 程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一门 技术。所谓“程序控制温度”是指用固定的速率加热或冷 却，所谓“物理性质”则包括物质的质量、温度、热焓、 尺寸、机械、电学、声学及磁学性质等。
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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 ）
DTA热分析-刘春凤
测量系统：用于样品物理量转换成电信号并放大； 通过直流放大器把差热电偶
产生的微弱温差电动势放大、增幅、输出，使仪器能够更准确的记录测试信号 。
数据记录、处理和显示系统； 记录系统早期采用双笔记录仪进行自动记
录，目前已能使用微机进行自动控制和记录，并可对测试结果进行分析，为试验研 究提供了很大方便。
功率补偿型DSC
（样品体积一般不要超过1/2坩埚）。 坩埚材料与形状
2. 实验用材料: 锡(Sn)
DTA（Differential Thermal Analysis)
• DTA 是在程序控制温度下，测量样品和参比的温差随温度或 时间变化而变化的一种技术。 • 可用数学式表达如下： ΔT=TS-TR= f（T,t） 式中，T 是温度，t 是时间，f（T,t）表示是温度或时间的函 数；ΔT 是样品和参比的温差即所谓的差热。 • 参比在整个测试过程中是热惰性的，ΔT 的突变产生于样品的 温度突变，比如玻璃化转变时比热突然增大，结晶时放热和 熔融时吸热，而非参比的温度变化，因此，DTA 技术的关键 是TS 的测量。 • 在样品和参比的比热、导热系数和质量等相同的理想条件下， 样品温度和参比温度曲线重合，只有当样品比热发生突变时 (吸热或放热)才偏离程序温度线，从而形成ΔT 峰
仪器结构
样品室：整个装置的核心部分，由样品室、试样坩埚、热电偶等组成。其中热
电偶是其中的关键性元件，即使测温工具，又是传输信号工具，可根据试验要求具 体选择。
温度程序控制系统：
温度控制系统用于控制测试时的加热条件，如升温速率、温度测试范围等。 它一般由定值装置、调节放大器、可控硅调节器（PID-SCR）、脉冲移相器等组成， 随着自动化程度的不断提高，大多数已改为微电脑控制，提高的控温精度
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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800
1000
1200
140 780
180 205
1030
450
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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11
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
上课1-热分析-概述-DTA-TG
差热分析
德国Netzsch DTA 404PC
Furnac e
Ba la nc e
Sam ple
热重法试验得到的曲 线称为热重曲线，以 质量（或百分率%） 为纵坐标，以温度或 时间作横坐标。
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。
1.热重分析的基本原理
TG、DTG曲线
¾热重曲线(TG曲线)记录的是过 程的失重累积量。从热重曲线可 得到热分解温度和热分解动力学 等有关数据。 ¾微商热重曲线(DTG曲线)表示的 是试样质量变化率与温度或时间 的关系。主要用于研究不同温度 下试样质量的变化速率；对确定 分解的开始阶段温度和最大分解 速率时的温度特别有用。
。将(1)和(2)的结果代入下式：
式中，mi：混合试样中被测矿物的含量(g)； ma：纯矿物的含量(g)； Ai：混合试样中被测矿物形成的反应峰面积(m2)； Aa：纯矿物在差热曲线上形成的反应峰面积(m2)。
该法的优点是简单、迅速，缺点是难以达到实验条件完全
相同。因此，实验结果需要用其他方法校验。
¾从图中知，PbCO3的分解温度受产物气相 分压的控制，随着CO2压力的下降，PbCO3 的分解温度向低温方向移动。
5. 差热分析的应用
1) 在定量分析工作中的应用
伯斯马(S．L Boersma)于1955年提出确定反应峰面积 的公式： 反应峰的面积与试样的转 变热、熔化热、反应热及 试样称量等成比例。
[3]热分析01
![[3]热分析01](https://img.taocdn.com/s3/m/0ce2aa3d10661ed9ad51f3dd.png)
7.1.2差热分析曲线 1、DTA曲线的特征 DTA曲线是将试样和参比物 臵于同一环境中以一定速率 加热或冷却，将两者的温度 差对时间或温度作记录而得 到的。DTA曲线的实验数据 是这样表示的，纵坐标代表 温度差T，吸热过程是一个 向下的峰，放热过程是一个 向上的峰；横坐标代表时间 或温度。
7.1差热分析
7.1.2差热分析曲线
(2)试样的颗粒度、用量及装填密度 与试样的热传导和热扩散性有密 切的关系。它们对差热曲线有什 么影响要视研究对象的化学过程 而异。对于表面反应和受扩散控 制的反应来说，颗粒的大小、用 量的多少和装填疏密会对DTA曲线 有显著的影响。
用相同质量的试样和升温速度对不同粒度的胆矾进 行研究(如图)。说明颗粒大小影响反应产物的扩散 速度，过大的颗粒和过小的颗粒都可能导致反应温 度改变，相邻峰谷合并，分辨率下降。
7.1差热分析
7.1.2差热分析曲线
2、DTA曲线的温度测定及标定：外推法（反应起 点、转变点、终点） 外延始点：指峰的起始边陡峭部分的切线与 外延基线的交点。 国际热分析协会（ICTA）采用外延起始温度 来表示反应的起始温度。
外延起始温度——表示反应的起始温度
7.1差Hale Waihona Puke 分析7.1.2差热分析曲线
7.1差热分析
7.1.2差热分析曲线
通常气氛控制有两种形式：一种是静态气氛，一般为 封闭系统，随着反应的进行，样品上空逐渐被分解出 来的气体所包围，将导致反应速度减慢，反应温度向 高温方向偏移。另一种是动态气氛，气氛流经试样和 参比物，分解产物所产生的气体不断被动态气氛带走， 只要控制好气体的流量就能获得重现性好的实验结果。
7.1差热分析
7.1.2差热分析曲线
第5章 热分析ppt课件
二战以后 40年代末商业化电子管式差热分析仪问世。
1964年提出“差示扫描量热”的概念。
热分析已经形成一类拥有多种检测手段的仪器分析
方法。
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4
热分析技术的分类
差热分析 示差扫描量热分析 热重分析 逸出气体分析 热膨胀仪 热－力法 热－光法 电磁热分析 放射热分析等
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5
热分析技术分类
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反应前基线低于反应 后基线，表明反应后 试样热容减小。
反应前基线高于反应 后基线，表明反应后 试样热容增大。
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（2）试样的颗粒度 ——试样颗粒越大，峰形趋于扁而宽。反之，颗 粒越小，热效应温度偏低，峰形变小。 ——颗粒度要求：100目-300目（0.04-0.15mm）
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（3）试样的用量
第五章 热分析
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1
第一节 热分析概述
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2
一、热分析技术及分类 热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性
质随温度变化的一类技术。
程序控制温度：指用固定的速率加热或冷却。 物理性质：包括物质的质量、温度、热焓、尺寸、 机械、声学、电学及磁学性质等。
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3
热分析历史
1780年英国的Higgins使用天平研究石灰粘结剂 和生石灰受热重量变化。 1915年日本的本多光太郎提出“热天平” 概念。
峰：指曲线离开基线又回到
基线的部分，包括放热
峰和吸热峰。
峰宽：峰的温度间距。
峰高：表示试样与参比物之
间的最大温差，峰顶到
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基线的垂直距离。
19
差热反应起始温度的确定
外延始点温度：指峰的起始边陡峭部分的切线与外沿基 线的交点。
示差热分析(DTA)的定义
示差热分析（DTA）的定义•A technique in which the difference in temperature between the sample and a reference material is monitored against time or temperature while the temperature of the sample, in a specified atmosphere, is programmed.在一定的温度程序下，测量样品和参比物温度差与温度关系的技术。
ICTAC发行的“For Better Thermal Analysis and Calorimetry” 和JIS K 0129“热分析通则”对DTA 的定义如上所述。
DTA是检测试料与参比物质间温度差，伴随着温度变化的技术。
例如，试料发生融解或发生反应时，检测其与基准物质间的温度差。
【示差热分析（DTA）的解说】图1 示差热分析（DTA）的装置结构（参比物样品示差热电耦 加热炉样品温度T温度差 ΔT）DTA的装置结构如上图所示。
将试料和基准物质设置在加热炉内的对称位置上，根据温度程序控制加热炉，改变试料与基准物质的温度。
并如上图所示 通过热电耦检测试料与基准物质的温度差ΔＴ。
图2 示差热分析（DTA）的测量原理热炉参比物样品 样品融解开始放热反应 样品融解 吸热反应 温度的时间变化 温度差的时间变化) 检测的温度差（ΔＴ）随时间的变化。
Ｔ的信号被称为DTA 信号。
为参比物质，通常是指在测量温度范围的没有变化的物质（一般使用α－氧化铝）。
是指 从开始升温后到平稳状态以后样品与参比物的热容量的差。
通常把这个平稳状态的信号称做基线。
）可以检测出试料的转移温度和反应温度。
如（b）所示，吸热温度差取负方向，放热温度差取正方向。
(加上图所示是DTA 的测量原理。
（a）所示的是相对于时间的加热炉、基准物质、以及试料的温度。
2024版热分析法PPT课件
热分析法PPT课件•热分析法概述•热分析法的实验技术•热分析法的数据处理与解析•热分析法在材料科学中的应用目•热分析法在化学领域的应用•热分析法的优缺点及发展前景录热分析法概述热分析法的定义与原理定义原理材料科学用于研究材料的热稳定性、相变、热分解等性质，以及材料的组成和结构。
化学分析用于确定物质的组成、纯度、热稳定性等，以及研究化学反应的热力学和动力学。
生物医学用于研究生物组织的热性质、生物大分子的热稳定性以及药物的热分析。
环境科学用于研究环境污染物的热性质、热分解以及环境样品的热分析。
早期阶段发展阶段现代阶段热分析法的实验技术定义热重分析（Thermogravimetric Analysis ，TGA ）是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度关系的一种技术。
要点一要点二原理物质在加热过程中会伴随质量的变化，这种变化是由于物质的分解、挥发、升华等物理或化学过程引起的。
通过测量物质质量随温度的变化，可以得到物质的热稳定性、热分解温度、热分解过程等信息。
应用热重分析广泛应用于无机物、有机物及聚合物的热分解研究，以及固体物质的成分分析等领域。
要点三定义01原理02应用03差示扫描量热法定义原理应用热机械分析定义原理应用热分析法的数据处理与解析数据采集数据预处理数据转换030201数据处理的基本步骤数据解析的方法与技巧峰识别与解析01基线选择与调整02动力学参数计算03数据可视化与报告生成数据可视化结果解读与讨论报告生成热分析法在材料科学中的应用热重分析（TGA）通过测量材料在升温过程中的质量变化，研究其热分解、氧化等反应，评估材料的热稳定性。
差热分析（DTA）记录材料在升温或降温过程中的热量变化，分析材料的热效应，判断其热稳定性。
热机械分析（TMA）测量材料在温度变化过程中的形变和应力，研究材料的热膨胀、收缩等性能，评估其热稳定性。
材料热稳定性的研究材料相变过程的探究差示扫描量热法（DSC）热光分析X射线衍射分析（XRD）体积热膨胀系数测定测量材料在升温过程中的体积变化，计算其体积热膨胀系数，了解材料的热膨胀特性。
DTA课件-2011化工
dH/dt=f(T 或 t)
5.1 DSC的基本原理
动态零位平衡原理：DTA曲线记录的是 试样与参比物之间的温差，这种温差(TS-TR) 可正也可负。DSC则要求无论试样吸热还是 放热，试样与参比物之间的温差始终趋于零， 即保持一种动态零位平衡的状态。 这也是DSC和DTA技术最本质的不同。
5.1 DSC的基本原理
5.3 DSC和DTA的比较
不同点：
工作原理不同：DTA只能检测实验与参比物 之间的温差(△T),无法建立△H与T之间的联系而 DSC能够建立△H与T之间的联系。 DTA曲线的纵坐标为温度差（ △T ）；DSC 曲线的纵坐标为功率差（dH/dt）。
一般而言，根据二者的工作原理，DTA曲线吸热 峰向下，放热峰向上；DSC曲线的吸热峰向上，放热 峰向下。
5.4 DSC和DTA的应用
5. 纯度的测定
物质的纯度越高， DSC曲线上，熔融峰越陡， 峰顶温度越高，而且Te也 越高。据此可比较（测定） 物质的纯度。
5.4 DSC和DTA的应用
6. 高聚物玻璃化转变温度的测定
DSC /(mW/mg) [1.5] 放热 0.45
聚酯 P9520-034
0.40 样品称重：10.60mg 升降温速率：10K/min 气氛：N2 坩埚：Al 加盖扎孔
式中：p是气氛中某种组分的蒸汽压，ΔH是转变的热焓，ΔV是转变 前后的摩尔体积差，T是发生转变的绝对温度。
对于不涉及气相的反应，如晶型转变、熔 融、结晶等，ΔV基本不变或很少，则P对T 影响很小，DTA峰基本不变。 对于释放或者消耗气体的反应，如固气热 分解、升华、汽化、氧化等，ΔV较大，则P 对影响较大，因此峰温有较大的变化，其变 化程度与热效应成正比。P提高将使气体分 子数增加的反应的Ti，Tf，Tm都向高温移动。
热分析法DTA
一、实验方法前已指出，差热分析的实验结果受许多因素影响，为获得准确的实验结果，必须十分注意实验方案的设计、实验条件的选择和熟练掌握实验技术。
1．试样受理与准备受理记录应包括测试目的和要求，试样来源、纯度和所含杂质的名称，试样的分子式、状态(块状、粉状或是液体)、熔点或沸点，颜色和试验前的历史，热分折之外的分析结果以及有关文献资料。
为了除去试样表面吸附水，应将试样放在装有硅胶或合适干燥剂肋干燥器中，但应避免使用脱水作用过强的干燥剂，以免脱去结晶水。
对于块状无机物试样，可将其研磨、粉碎或锉成粉状。
操作中要防止污染。
粉状试样需过筛。
不同类型的试样，粒度要求不完全一样。
G．Liptay的《热分析曲线图谱集》中，试样均过63um筛(相当于230目筛)；聚合物试样—般过40～200目筛；粘土矿物试样一般过50目筛。
试样粒度过小，在预处理过程中易受污染，结晶与表面能改变的影响也越明显。
然而对大多数试样，一般过100目筛即可。
如有可能，可进行不同粒度试样的差热分析试验，以确定试样最佳粒度。
进行比较研究时，更为重要的是使用粒度和粒度分布相同或相似的试样。
2．仪器可靠性检查及标定仪器可靠性检查的目的是确认仪器正常和处于最佳工作状态，此项工作常按仪器说明书进行，其中以检查分辨率、基线校直最为重要。
仪器标定，主要是确定升温速率的实际值和温度修正值。
如进行热定量分析，还得绘制仪器的热量校正系数与温度关系图，即K一T图。
当热电偶老化和仪器工作状态变动，特别是炉子与样品支持器的相对位置发生改变时，则需重新标定。
升温速率不同，温度修正值也不一样。
若温度修正值超出表2的范围，需查找原因并消除之。
3．实验方法的设计和实验条件的选择实验方法的设计和实验条件的选择是决定整个实验成败的关键。
需要确定的主要实验条件是：升温速率，气氛，走纸速率，差热灵敏度，试样量、粒度和试样装填方式，以及坩埚的选择。
参比物的选择有时也很重要。
对于大多数实验，升温速率的选择主要依据经验。
差热分析法(DTA)ppt课件
25.04.2021
最新版整理ppt
2
DTA曲线术语
25.04.2021
典型的最新版D整T理pApt 曲线
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25.04.2021
❖ 基 线 ： ΔT 近 似 于 0 的 区 段 (AB,DE段)。
❖ 峰：离开基线后又返回基 线的区段(如BCD)。
❖ 吸热峰、放热峰
❖ 峰宽：离开基线后又返回 基线之间的温度间隔(或时 间间隔)(B’D’)。
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假 设:
❖试样S和参比物R放在同一加热的金属块 W中，使之处于同样的热力学条件之下。
➢1. 试样和参比物的温度分布均匀（无温 度梯度），且与各自的坩埚温度相同。
➢2. 试样、参比物的热容量CS、CR不随温 度变化。
➢3. 试样、参比物与金属块之间的热传导 和温差成正比，比例常数（传热系数） K与温度无关。
✓粒度会影响峰形和 峰位，尤其对有气 相参与的反应。
✓通常采用小颗粒样 品，样品应磨细过 筛并在坩埚中装填 均匀。
✓同一种试样应选应 相同的粒度。
25.04.2021
最新版整理ppt
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CuSO4·5H2O粒度对DTA曲线的影响
1#峰重叠； 2#峰可明显区 分； 3#只出现两个 峰。
25.04.2021
❖ 升温过程中，由于试样与参比物的热容 量 不 同 （ Cs≠CR ） 它 们 对 Tw 的 温 度 滞 后 并不同（热容大的滞后时间长），这样 试样和参比物之间产生温差△T。当它们 的热容量差被热传导自动补偿以后，试 样和参比物才按照程序升温速度φ升温。 此时△T成为定值△Ta，从而形成了差热 曲线的基线。
➢为了对差热曲线进行理论上的分析，从 60年代起就开始进行分析探讨，但由于 考虑的影响因素太多，以致于所建立的 理论模型十分复杂，难以使用。
热分析技术(最新版)PPT课件
简称 TG
EGD EGA ETA TPA
DTA DSC TD TMA DTM TS TA TP TE TM
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3）在表1列出的17种方法中，热重(TG)和差热分析 (DTA)应用最广；其次是差示扫描量热(DSC)，它们 构成了热分析的三大支柱。因此下面我们学习这三 种技术及它们的应用。
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表2 热分析技术的应用范围
speil公式635影响dta曲线的因素及实验条件的选择根据国际热分析标准委员会的意见认为所发表数据的不一致性大部分是由于实验条件不相同引起因此在进行热分析时必须严格控制实验条件和研究实验条件对所测数据的影响并且在发表数据时应注明测定时所采用的实验条件
热分析技术
第一节 绪论 热分析技术在19世纪就开始应用，但发展缓慢;
✓ 热天平试样周围气氛受热变轻会向上升，形成向上 的热气流，作用在热天平上相当于减重，这叫对流影 响。对流影响与炉子结构关系很大。
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2）坩埚的影响 ①材质的影响 热分析用的坩埚（或称试样杯、试样皿）材质，要求 对试样、中间产物、最终产物和气氛都是惰性的； 既不能有反应活性，也不能有催化活性； 例如发现碳酸钠的分解温度在石英或陶瓷坩埚中比在 白金坩埚中低，这是因为碳酸钠会与石英、陶瓷坩埚中 的SiO2在500℃左右反应生成硅酸钠的缘故。白金对许 多有机物有加氢或脱氢的活性。 ②坩埚的大小、重量和几何形状对热分析也有影响：
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15
A
B
W
C
D
T1 T2
T (t )
3）热重法的几个常用术语 1）热天平(Thermobalance)：在程序控温下， 连续称量试样的仪器。 2）试样(Sample): 实际研究的材料，即被测 定物质。
差热分析法（DTA）简介（DifferentialThermalAnalysis）
差热分析法（DTA）简介（DifferentialThermalAnalysis）差热分析法(DTA)简介（Differential Thermal Analysis）1.DTA的基本原理差热分析是在程序控制温度下，测量物质与参⽐物之间的温度差与温度关系的⼀种技术。
差热分析曲线是描述样品与参⽐物之间的温差(ΔT)随温度或时间的变化关系。
在DAT试验中，样品温度的变化是由于相转变或反应的吸热或放热效应引起的。
如:相转变，熔化，结晶结构的转变，沸腾，升华，蒸发，脱氢反应，断裂或分解反应，氧化或还原反应，晶格结构的破坏和其它化学反应。
⼀般说来，相转变、脱氢还原和⼀些分解反应产⽣吸热效应；⽽结晶、氧化和⼀些分解反应产⽣放热效应。
差热分析的原理如图Ⅱ-3-1所⽰。
将试样和参⽐物分别放⼊坩埚，置于炉中以⼀定速率进⾏程序升温，以表⽰各⾃的温度，设试样和参⽐物(包括容器、温差电偶等)的热容量Cs、Cr不随温度⽽变。
则它们的升温曲线如图Ⅱ-3-2所⽰。
若以对t作图，所得DTA曲线如图Ⅱ-3-3所⽰，在0-a区间，ΔT⼤体上是⼀致的，形成DTA曲线的基线。
随着温度的增加，试样产⽣了热效应(例如相转变)，则与参⽐物间的温差变⼤，在DTA曲线中表现为峰。
显然，温差越⼤，峰也越⼤，试样发⽣变化的次数多，峰的数⽬也多，所以各种吸热和放热峰的个数、形状和位置与相应的温度可⽤来定性地鉴定所研究的物质，⽽峰⾯积与热量的变化有关。
图Ⅱ-3-1差热分析的原理图 II-3-1 差热分析的原理图图II-3-2试样和参⽐物的升温曲线1.参⽐物;2.试样;3.炉体;4.热电偶(包括吸热转变)图Ⅱ-3-3 DTA吸热转变曲线TA曲线所包围的⾯积S可⽤下式表⽰式中m是反应物的质量，ΔH是反应热，g是仪器的⼏何形态常数，C是样品的热传导率ΔT是温差，t1是DTA曲线的积分限。
这是⼀种最简单的表达式，它是通过运⽤⽐例或近似常数g和C来说明样品反应热与峰⾯积的关系。
热重dta曲线
热重dta曲线
摘要：
1.热重dta 曲线的概念与原理
2.热重dta 曲线的应用领域
3.热重dta 曲线的分析方法
4.热重dta 曲线的发展前景
正文：
热重dta 曲线，全称为热重差示扫描量热法曲线，是一种测量物质在升温过程中质量变化的技术手段。
热重dta 曲线是通过测量物质在升温过程中质量的变化，了解物质的物理和化学性质，从而为研究物质的结构和稳定性提供重要信息。
热重dta 曲线的应用领域广泛，涉及到材料科学、化学、物理、生物等多个学科。
在材料科学中，热重dta 曲线可以用于研究材料的热稳定性、热分解和热合成等过程；在化学中，热重dta 曲线可以用于研究化学反应的动力学和热力学性质；在物理学中，热重dta 曲线可以用于研究物质的相变行为和热传导性质；在生物学中，热重dta 曲线可以用于研究生物大分子的结构和稳定性。
分析热重dta 曲线的方法主要包括以下几个步骤：首先，根据热重dta 曲线的形状，可以初步判断物质的熔点、沸点、升华点等物理性质；其次，通过热重dta 曲线上的峰值和谷值，可以了解物质的热稳定性和热分解情况；最后，结合其他实验数据，如红外光谱、X 射线衍射等，可以进一步分析物质的结构和组成。
随着科学技术的进步，热重dta 曲线在各个领域的应用将更加广泛，分析方法也将更加精确。
热分析的定义与技术分类
导热性较差时，更是如此。这时所测得的TG曲线就不能确切表
征随温度变化时反应进展的客观规律。因此，在实际测试中。 在仪器灵敏度允许的范围内，一般都应采用尽可能少的试样量
来进行实验。
3、试样形状、粒度和填装情况的影响
试样的形状和颗粒度大小的不同，对气体产物扩散的 影响也不同，它改变了反应速度，进而改变了TG曲线的 形状。一般来讲，大片状试样的分解温度比颗粒状的要高， 粗颗粒的试样比细颗粒的分解温度要高。此外，某些大晶 粒试样在加热过程产生烧爆现象，致使TG曲线上出现突 然失重，这种情况应加以避免。 试样的装填情况对TG曲线也有影响。一般试样填装 越紧密，试样颗粒间接触好，热传导性越好，因而温度滞 后现象越小。但是，这不利于气氛与试样颗粒间的接触， 或者是阻碍了分解气体的扩散和逸出。因此通常把试样放 入坩埚后，轻轻地敲一敲，铺成均匀的薄层，这样可以获 得重现性较好的TG曲线。
Temperature(oC)
3、热重分析的应用
热重分析主要研究试样在空气或惰性气体中的热稳
定性、热分解作用和氧化降解等化学变化。广泛用于
研究涉及质量变化的所有物理过程，可测定物料中的
水分、挥发物和残渣，也可测定试样对某种气体的吸
附和解吸。
TG的应用：材料的成分测定、材料中挥发性物质
的测定、材料的热稳定性和热老化寿命的研究、材料
3、差热分析的应用： 用DTA对材料进行鉴别主要是根据物质的相变 （包括熔融、升华和晶型转变）和化学变化（脱水、 分解和氧化还原等）所产生的吸热或放热峰。 有些材料常具有比较复杂的DTA曲线，虽然不能 对DTA曲线上所有的峰作出解释，但它们像“指纹” 一样表征着材料的种类。 DTA应用：材料相态结构的变化、玻璃微晶化热
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5.1 差热分析（Differential Thermal Analysis, DTA ）
物质在受热或冷却过程中发生的物理变化和化学变化伴 随着吸热和放热现象。如晶型转变、沸腾、升华、蒸发、熔 融等物理变化，以及氧化还原、分解、脱水和离解等化学变 化均伴随一定的热效应变化。差热分析正是建立在物质的这 类性质基础之上的一种方法。
物理性质 质量
温度 焓
分析技术名称 热重法
等压质量变化测定 逸出气体分析 放射热分析 热微粒分析 加热曲线测定 差热分析
差示扫描量热法
物理性质 尺寸
力学特性
声学特性
光学特性 电学特性 磁学特性
分析技术名称 热膨胀法
热机械分析 动态热机械分析
热发声法 热声学法 热光学法 热电学法 热磁学法
热分析四大支柱
差热分析、热重分析、差示扫描量热分析、热机械分析
1）热重法：在程序控制温度下，测量物质质量随温度变 化的一种技术。 2）差热分析：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。 3）热机械法：在程序控制温度下，测量物质在一定负荷 下的形变与温度关系的技术。 4）差示扫描量热法：在程序控温下，测量加入物质在与 参比物之间的能量差随温度变化的一种技术。
附、解吸、裂解、氧化还原、相图制作、物相分析、纯
度验证、玻璃化、固相反应、软化、结晶、比热、动力
学研究、反应机理、传热研究、相变、热膨胀系数测定
等。
2）热分析的主要优点
1. 可在宽广的温度范围内对样品进行研究；应用的广泛性 2. 可使用各种温度程序（不同的升降温速率）； 3. 对样品的物理状态无特殊要求；动态条件下快速研究物质热特
第5章 热分析法
理学院郭敏杰
概述
热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质 随温度变化的一类技术。
程序控制温度：指用固定的速率加热或冷却。
可测量的物理性质？
热焓的变化 质量的变化 比容、比热、热膨胀率变化 模量、形变等力学性质变化 光学性能变化 电磁性能变化
热分析技术分类
（2）试样容器 ——容纳粉末状样品。
——在耐高温条件下选择传导性好的材料。
——耐火材料：镍（<1300K）、刚玉（>1300K）等。
——样品坩埚：陶瓷材料、石英质、刚玉质和钼、铂、钨 等。
（3）热电偶 ——差热分析的关键元件。 ——产生较高温差电动势，随温度成线性关系的变化； ——能测定较的温度，测温范围宽，长期使用无物理、 化学变化，高温下耐氧化、耐腐蚀； ——比电阻小、导热系数大； ——电阻温度系数和热容系数较小； ——足够的机械强度，价格适宜。
在上面三种状态下其 EAB=f(ΔT)就有三个不同值， 带动记录笔就可画出DTA 曲线。
DTA热谱图
5.1.2 差热分析仪
由加热炉、试样容器、热电偶、温度控制系统及放大、记 录系统等部分组成。
（1）加热炉 ——炉内有均匀温度区，使试样均匀受热； ——程序控温，以一定速率均匀升（降）温，控制精度高； ——电炉热容量小，便于调节升、降温速度； ——炉子的线圈无感应现象，避免对热电偶电流干扰； ——炉子体积小、重量轻，便于操作和维修。 ——使用温度上限1100℃以上，最高可达1800 ℃ 。
铜-康铜（长期350℃ /短期500 ℃ ）、 铁-康铜（600/800 ℃ ）、镍铬-镍铝（1000/1300 ℃ ）、 铂-铂铑(1300/1600 ℃ )、铱-铱铑（1800/>2000 ℃ ）。
参比物一侧在整个加热过程中始终不发生热效应，它 的温度一直跟随程序温度升高。这样，两侧就有一个温 度差。
然后利用某种方法把这温差记录下来，就得到了差热 曲线，再针对这曲线进行分析研究。
差热分析原理 热电偶与差热电偶
差热仪炉子供给的热量为Q
试样无热效应时： QS QR TS=TR ΔT=0 试样吸热效应时：(Q－g)S QR TS＜TR ΔT＜0 试样放热效应时：(Q＋g)S QR TS＞TR ΔT＞0
性的有效性；
4. 所需样品量可以很少（0.1g - 10mg）； 5. 仪器灵敏度高（质量变化的精确度达10-5）； 6. 可与其他技术联用；技术方法的多样性 7. 可获取多种信息。
熱分析の木 热分析装置的利用领域
•医药品 •香料･化妆品 •有机、无机药品
•触媒
•食品 •生物体･液晶 •油脂･肥皂 •洗涤剂
——DTA是在程序控制温度下测定物 质和参比物之间的温度差和温度关系 的一种技术。
——参比物：在测定条件下不产生任 何热效应的惰性物质
5.1.1 差热分析原理
把被测试样和一种中性物（参比物）置放在同样的热 条件下，进行加热或冷却。
在这个过程中，试样在某一特定温度下会发生物理化 学反应引起热效应变化 ，即试样侧的温度在某一区间会 变化，不跟随程序温度升高，而是有时高于或低于程序 温度。
热分析技术的缺陷
热分析只能给出试样的重量变化及吸热或放热情况，解 释曲线常常比较困难，特别是对多组分试样的热分析曲 线尤其困难。
解释曲线最现实的办法就是把热分析与其它仪器串接联 用，使用气相色谱、质谱、红外光谱、X光衍射等分析仪 器对逸出气体和固体残留物进行在线的或离线的分析， 从而帮助推断机理或结构。
1）热分析应用范围
① 测量物质加热（冷却）过程中的物性质参数，如 质量、反应热、比热等；
② 由这些物理性质参数的变化，研究物质的成分、状 态、结构和其它各种物理化学性质，评定材料的耐热性 能，探索材料热稳定性与结构的关系，研究新材料、新 工艺等。
具体的研究内容有：熔化、凝固、升华、蒸发、吸
•火药
•电子材料 •木材･纸 •建材 •公害 •工业废弃物
規格
•橡胶 •高分子･塑料 •纤维 •油墨･顔料･染料･塗料 •粘着剂
热分析的历史
•玻璃 •金属 •陶瓷･粘土･矿物 •水泥
DSC
TG
DTA
TMA
复合分析
热分析在聚合物研究中的应用
玻璃化转变和各种次级转变； 结晶与熔融——结晶度和结晶动力学参数； 聚合物热分解、裂解、热氧降解； 聚合反应动力学和固化交联动力学； 聚合物吸水性和脱水性研究； 未知聚合物的鉴定； 共聚物和共混物的组成； 共混相容性、共混形态及相互作用；