热重分析法
热重分析法
热重分析法热重分析法（Thermogravimetric Analysis，简称TGA）是一种热分析技术，通过对样品在升温过程中的质量变化进行监测和分析，以了解样品的热稳定性、分解特性等信息。
本文将介绍热重分析法的原理、仪器设备、应用领域以及未来的发展趋势。
热重分析法是在恒定加热速率下，通过记录样品重量随温度或时间的变化，来研究样品的热衰减、热失重等热性能。
这种分析方法可以对各种材料进行测试，如聚合物、陶瓷、金属等。
它可以用于研究材料的热稳定性、热分解过程、腐蚀、氧化等热化学性质，并可以对化学反应、降解行为等进行动态监测。
热重分析法的仪器设备主要由称量装置、升温装置、传感器、数据采集和处理系统等组成。
在测试过程中，样品一般以小颗粒、薄片或粉末的形式存在，称量时要求准确并保持恒定性。
样品装入称量器后，通过升温装置以控制加热速率，并通过传感器可以实时监测样品重量的变化。
数据采集和处理系统可以将监测到的重量变化转化为曲线图或数字数据，进一步进行分析和解释。
热重分析法在许多领域有广泛的应用。
在研究材料的热稳定性方面，可以用于评估聚合物材料的耐高温性能，为材料选择、设计和改性提供依据。
在研究催化剂的活性和稳定性时，可以通过热重分析法来研究其在高温下的热失重和活性损失情况。
此外，热重分析法还可以用于纺织品的研究、煤炭和石油产品的分析、药物的稳定性研究等。
在未来，热重分析法有望得到进一步发展和广泛应用。
随着材料科学和工程技术的不断进步，对材料热性能的研究需求日益增加。
新的测试方法和装置将不断涌现，以满足更多领域对材料热性能测量的需求。
同时，热重分析法也将与其他热分析技术结合，如差热分析（Differential Scanning Calorimetry，简称DSC）、热导率测试等，以获取更准确、全面的热性能数据。
总之，热重分析法作为一种重要的热分析技术，具有广泛的应用前景和重要的科学意义。
通过研究样品在升温过程中的质量变化，可以了解材料的热稳定性、热分解特性等重要信息。
实验二十一__热重分析法
实验二十一热重分析法一、实验目的1．掌握热重分析的原理。
2．用热天平测CuSO4·5H2O样品的热重曲线，学会使用WRT-3P高温微量热天平。
二、实验原理热重分析法(Thermogravimetric Analysis，简称TG)是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。
许多物质在加热过程中常伴随质量的变化，这种变化过程有助于研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象；也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。
1．TG和DTG的基本原理与仪器进行热重分析的基本仪器为热天平。
热天平一般包括天平、炉子、程序控温系统、记录系统等部分。
有的热天平还配有通入气氛或真空装置。
典型的热天平示意图见图l。
除热天平外，还有弹簧秤。
国内已有TG和DTG(微商热重法)联用的示差天平。
热重分析法通常可分为两大类：静态法和动态法。
静态法是等压质量变化的测定，是指一物质的挥发性产物在恒定分压下，物质平衡与温度T的函数关系。
以失重为纵坐标，温度Ｔ为横坐标作等压质量变化曲线图。
等温质量变化的测定是指一物质在恒温下，物质质量变化与时间t的依赖关系，以质量变化为纵坐标，以时间为横坐标，获得等温质量变化曲线图。
动态法是在程序升温的情况下，测量物质质量的变化对时间的函数关系。
1一机械减码；2一吊挂系统；3一密封管；4一出气口5一加热丝；6一试样盘；7一热电偶8一光学读数；9一进气口；10一试样；1l一管状电阻炉；12一温度读数表头；13一温控加热单元图l 热天平原理图控制温度下，试样受热后重量减轻，天平(或弹簧秤)向上移动，使变压器内磁场移动输电功能改变；另一方面加热电炉温度缓慢升高时热电偶所产生的电位差输入温度控制器，经放大后由信号接收系统绘出TG热分析图谱。
２曲线a所示。
TG曲线以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度(或时间)作横坐标，自左至右表示温度(或时间)增加。
DTG是TG对温度(或时间)的一阶导数。
热重分析法2篇
热重分析法2篇热重分析法1热重分析法是一种研究样品在高温下的热稳定性和热分解性质的常用方法之一。
该方法利用热重天平测定样品在升温过程中失去的质量，从而得到样品的热重曲线，进而分析不同组分在升温过程中的分解特性和反应动力学。
热重分析法的原理是根据样品在高温下的化学反应规律和热分解过程的特性，通过对样品的质量变化与温度变化的关系进行研究，得到样品的热重曲线。
在热重分析实验中，一般采用量热器或炉的方式，将样品加热至一定温度，然后通过称量失去的质量来计算不同温度下的分解程度和反应动力学参数。
热重分析法的应用十分广泛，可用于研究聚合物材料、无机化合物、金属材料、生物质等各种类型的样品。
其中，聚合物材料的热稳定性研究是热重分析法的重要应用之一。
通过研究聚合物在高温下的分解和热稳定性，可以为聚合物的生产和加工提供有价值的信息。
除了研究样品的热稳定性和热分解性质外，热重分析法还可用于表征样品的物理性质和化学反应特性。
例如，通过分析热重曲线的斜率和峰值来研究样品的热传导性质和焓值，从而得到关于样品热传导和热化学反应的信息。
总的来说，热重分析法是化学、材料科学和工程领域常用的一种分析方法，可用于了解材料的热稳定性、化学特性和物理性质，为材料的研究和应用提供重要的信息。
热重分析法2热重分析法是一种通过测定样品在高温下的重量变化来研究其热稳定性和热分解性质的分析方法。
该方法可用于研究聚合物、无机化合物、金属材料、生物质等材料的热稳定性和热分解特性。
在热重分析实验中，一般采用专门设计的热重天平或量热仪。
实验中，样品被放置在量热仪或热重天平中，升温程序根据样品性质进行调整。
在升温过程中，样品的重量被记录下来，从而得到一个重量随温度递增的曲线，称为热重曲线。
通过分析热重曲线，可以研究样品在高温下的分解行为和热稳定性，确定样品的热分解温度和反应动力学参数等。
例如，聚合物材料的热重分析可用于研究其热稳定性和分解品的组成，为聚合物的生产和加工提供有价值的信息。
热分析法—热重分析法(TG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法( DSC)
热分析技术分类
测定的性质 质量
温度 热焓
挥发物 尺寸 电性质 光性质 磁性质
方法 热重分析法(TG)
微热重分析法(DTG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法(DSC)
逸出气体分析法(EGA) 热膨胀法 热电法 热光法 热磁法
描述
程序控温下，测量物质的质量随温度的变 化 TG的基础上，利用计算机计算Δm-T的曲线 程序控温下，测量温度随程序温度的变化
TG,DTA,DSC曲线
相关文献 壹
JACS简介
Journal of the American Chemical Society 中文名：《美国化学会志》 化学杂志龙头 1879至今 134年历史
JACS简介
总引证次数和被引次数第一，远超第二 JACS每年有51期 JACS不收版面费，文章用彩色不加收费用 审稿周期10周。通讯是2个审稿人，全文是3个，全文审稿周期更长
IPS实质TFT
TFT：指薄膜晶体管，即每个液高速度、高亮度、高对比度， 最好的LCD彩色显示设备之一
文章内容： 金属氧化物半导体——耦合光透性、机械性能好、出色的电子性能。
TFT performance of many oxides exceeds that of amorphous silicon (a-Si:H), and their stability rivals or exceeds that of typical organic semiconductors
发展历史
1964年—— Watson等研制出可定量测量热量的差示扫描量热计，试样用量 为mg级。Mazieres研制的微量差热分析仪的试样量达到了10-100ug。 近十年来——热分析仪器与其他分析仪器的联用技术也发展很快，出现了 TG-MS、TG-GC、DTA-MS、TG-TGA等联用仪器，既节省试样用量又同时 获得更多的信息。
热重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)[研究知识]
![热重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)[研究知识]](https://img.taocdn.com/s3/m/825ac1bfa8114431b90dd8f9.png)
行业倾力
3
热重分析法的处理
行业倾力
4
影响热重分析的因素
实验条件
❖ 样品盘的影响（惰性材料，铂或陶瓷）
❖ 挥发物冷凝的影响 ❖ 升温速率的影响（5 C/min或10 C/min ） ❖ 气氛的影响（动态气氛）
样品的影响
❖ 样品用量的影响 ❖ 样品的粒度
行业倾力
5
差示扫描量热法（DSC）
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。示差扫描量热测定时记录的热谱图称之为DSC 曲线，其纵坐标是试样与参比物的功率差dH/dt，也称作热 流率，单位为毫瓦（mW），横坐标为温度（T）或时间 （t）。一般在DSC热谱图中，吸热(endothermic)效应用凸起 的峰值来表征 (热焓增加)，放热(exothermic)效应用反向的 峰值表征(热焓减少)。
其主要的影响因素大致有以下几方面： ✓1.实验条件：程序升温速率Φ，气氛 ✓2.试样特性：试样用量、粒度、装填情况、
试样的稀释等。
行业倾力
9
实例
行业倾力
10
行业倾力
11
行业倾力
12
行业倾力
13
行业倾力
14
行业倾力
15
行业倾力
16
热重分析（TG）和差示 扫描量热法（DSC）
行业倾力
1
行业倾力
2
热重分析法（TGA）
热重分析（Thermogravimetry，简称TG）就 是在程序控制温度下测量获得物质的质量与 温度关系的一种技术。其特点是定量性强， 能准确地测量物质的质量变化及变化的速率。 热重分析法包括静态法和动态法两种类型。
行业倾力
6
吸热
《热重分析法TG》课件
在化学反应研究中的应用
热重分析法在化学反应研究中用于研究反应动力学、反应机理和反应条件优化。通过分析反应过程中 物质的质量变化和温度变化，可以获得反应速率常数、活化能、反应机理和反应条件等信息，有助于 深入了解反应过程和提高产物的纯度和产量。
例如，在研究有机合成、药物合成和燃料合成等化学反应过程中，热重分析法可以用来优化反应条件 和提高产物的收率。
03
热重分析实验技术
实验前的准备
仪器准备
确保热重分析仪（TGA）处于良 好工作状态，检查天平、炉子、 气体供应等辅助设备的运行情况
。
样品准备
选择合适的样品，确保其质量和纯 度满足实验要求。对于某些特殊样 品，可能需要特殊的预处理或制备 方法。
实验环境准备
确保实验室环境干燥、无尘、无振 动，以减少外部因素对实验结果的 影响。
食品工业领域
研究食品成分的热稳定性、热降解等 ，有助于食品加工工艺的优化和食品 安全控制。
THANKS
感谢观看
04
热重分析法的应用实例
在材料科学中的应用
热重分析法在材料科学中广泛应用于研究材料的热稳定性、热分解行为和相变过 程。通过分析材料在加热过程中的质量变化，可以获取材料的热稳定性、分解温 度、热分解机制和残余物性质等信息，为材料的合成、改性和应用提供重要依据 。
例如，在研究新型高分子材料、复合材料和陶瓷材料的制备过程中，热重分析法 可以用来评估材料的热稳定性、确定最佳合成条件和优化材料性能。
热重分析法在各领域的应用前景
能源领域
研究新能源材料（如电池材料）的热 稳定性、热分解反应等，为新能源开 发提供支持。
环境领域
应用于大气污染、水污染等环境问题 研究，通过分析污染物的热行为，为 环境治理提供依据。
做热重分析的方法3则
做热重分析的方法3则以下是网友分享的关于做热重分析的方法的资料3篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
热重分析仪方法（一）热重分析仪方法当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。
这时热重曲线就不是直线而是有所下降。
通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质，（如CuSO45H2O中的结晶水）。
从热重曲线上我们就可以知道CuSO45H2O中的5个结晶水是分三步脱去的。
通过TGA 实验有助于研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象；也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。
热重分析通常可分为两类：动态(升温)和静态(恒温)。
热重法试验得到的曲线称为热重曲线(TG曲线)，TG曲线以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度(或时间)作横坐标，自左至右表示温度(或时间)增加。
热重分析仪的工作原理热重分析仪主要由天平、炉子、程序控温系统、记录系统等几个部分构成。
最常用的测量的原理有两种，即变位法和零位法。
所谓变位法，是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系，用差动变压器等检知倾斜度，并自动记录。
零位法是采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度，然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，使线圈转动恢复天平梁的倾斜，即所谓零位法。
由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，这个力又与线圈中的电流成比例，因此只需测量并记录电流的变化，便可得到质量变化的曲线。
影响热重分析的因素试样量和试样皿热重法测定，试样量要少，一般2～5mg。
一方面是因为仪器天平灵敏度很高(可达0．1μg)，另一方面如果试样量多，传质阻力越大，试样内部温度梯度大，甚至试样产生热效应会使试样温度偏离线性程序升温，使TG曲线发生变化，粒度也是越细越好，尽可能将试样铺平，如粒度大，会使分解反应移向高温。
试样皿的材质，要求耐高温，对试样、中间产物、最终产物和气氛都是惰性的，即不能有反应活性和催化活性。
小专题：热重分析法
1．热重分析法由热重分析记录的质量变化对温度的关系曲线称热重曲线。
如固体物质A 热分解反应：A(固)――→△B(固)＋C(气)的典型热重曲线如图所示。
图中T 1为固体A 开始分解的温度，T 2为质量变化达到最大值时的终止温度。
若试样初始质量为W 0，失重后试样质量为W 1，则失重百分数为W 0－W 1W 0×100%。
2．典例分析草酸钙晶体(CaC 2O 4·H 2O)在氮气氛围中的热重曲线如图所示： ①热重曲线中第一个平台在100 ℃以前为CaC 2O 4·H 2O ；②在100～226 ℃之间第一次出现失重，失去质量占试样总质量的12.3%，相当于1 mol CaC 2O 4·H 2O 失去1 mol H 2O ，即第二个平台固体组成为CaC 2O 4；③在346～420 ℃之间再次出现失重，失去的质量占试样总质量的19.2%，相当于1 mol CaC 2O 4分解出1 mol CO ，即第三个平台固体的组成为CaCO 3；④在660～840 ℃之间出现第三次失重，失去的质量占试样总质量的30.1%，相当于1 mol CaCO 3分解出1 mol CO 2，即第四个平台固体组成为CaO 。
以上过程发生反应的化学方程式为CaC 2O 4·H 2O =====100～226 ℃ CaC 2O 4＋H 2O↑；CaC 2O 4=====346～420 ℃CaCO 3＋CO↑；CaCO 3=====660～840 ℃CaO ＋CO 2↑ 【特殊】若在空气中CaC 2O 4受热分解时会发生如下反应：2CaC 2O 4＋O 2=====△2CaCO 3＋2CO 2。
【例题】下图是1.00 g MgC 2O 4·n H 2O 晶体放在坩埚里从25 ℃缓慢加热至700 ℃分解时，所得固体产物的质量(m )随温度(t )变化的关系曲线。
(已知该晶体100 ℃以上才会逐渐失去结晶水，并大约在230 ℃时完全失去结晶水)试回答下列问题：(1)MgC 2O 4·n H 2O 中n ＝________。
热重分析法
热重分析法(TGA)热分析法第二节热重分析17．4 热重分析仪TG基本原理热重法是在程序控温下，测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系。
检测质量的变化最常用的办法就是用热天平，测量的原理有两种，可分为变位法和零位法。
所谓变位法，是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系，用差动变压器等检知倾斜度，并自动记录。
零位法是采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度，然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，使线圈转动恢复天平梁的倾斜，即所谓零位法。
由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，这个力又与线圈中的电流成比例，因此只需测量并记录电流的变化，便可得到质量变化的曲线，其原理见图5—1所示。
热重分析仪的简单工作原理以P—E公司生产的TGS-2为例加以说明，下图5—2所示。
图中左边部分的试样在程序控温下工作。
它是把程序发生器发生的控温信号与加热炉中控温热电偶产生的信号相比较，所得偏差信号经放大器放大，再经过PID(比例、积分、微分)调节后，作用于可控硅触发线路以变更可控硅的导通角，从而改变加热电流，使偏差信号趋于零，以达到闭环自动控制的目的，使试验的温度严格地按给定速率线性升温或降温。
图中右边为天平检测部分，试样质量变化，通过零位平衡原理的称重变换器，把与质量变化成正比的输出电流信号，经称重放大器放大，再由记录仪或微处理机加以记录。
图中其他为热重天平辅助调节不可缺少的部分，温度补偿器是校温时用的；称量校正器是校正天平称量准确度用的；电调零为自动清零装置；电减码为如需要可人为扣除试样重量时用；微分器可对试样质量变化作微分处理，得到质量变化速率曲线。
17．5实验技术17．5．1试样量和试样皿热重法测定，试样量要少，一般2～5mg。
一方面是因为仪器天平灵敏度很高(可达0．1μg)，另一方面如果试样量多，传质阻力越大，试样内部温度梯度大，甚至试样产生热效应会使试样温度偏离线性程序升温，使TG曲线发生变化，粒度也是越细越好，尽可能将试样铺平，如粒度大，会使分解反应移向高温。
热重分析
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
1、煤的TG－DTG分析
0.00
100
-0.02
-0.04 90
10K/min
-0.06
N 25ml/min
80
2
-0.08
25mg
-0.10
70 -0.12
100 200 300 400 500 600 700 800
规律：升温速率越大，影响越大 原因：随升温速率的不同，炉子与试样间的热滞后不同，随
升温速度的增加，炉壁温度与试样皿温度之差越大， 在2.5、5、10C/min 范围内，炉壁温度与试样皿温 度之差为314C
表现：1、升温速率提高，使分解的起始温度和终止温度都相 应提高，但失重量不受升温速率的影响。 2、升温速率不同，热重曲线形状改变，升温速 率提高，分辨率下降，不利于中间产物的检出。
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
第7章 热重分析法
Temperature / °C
将该样品在真空下进行测试，由于增塑剂沸点的降低，挥发温度与橡胶 分解温度拉开距离，得到了更准确的增塑剂质量百分比：13.10%。
复杂气流控制下的热重分析（TG）
通过改变测试气氛（真空－氮气－空气）， 有助于深入剖析材料成分。
7.3.5 研究聚合物的降解反应动力学
动力学基本原理
10
5
0
20
Kinetic Analysis of Vulcameter Data
A 1>B
150.0 °C 160.0 °C 170.0 °C 180.0 °C
40
60
80
100
120
Time/min
可采用动力学软件分析恒温下的扭矩测量数据
反应类型: A B
反应物 A 的浓度
Arrhenf(a)
exp EA RT
前置因子
f(x) – 反应类型
动力学软件 Kinetics 反应机理
简单反应（单步） A
B
A
B
C
复杂反应（多步）
A
B
A
2
C
B B
A
B
C
D
A
B
连串反应, f 竞争反应, c 平行反应, p
DTG % / min
Sample:
NR/SBR
Sample mass: 20.64 mg
Crucible:
Pt open
Heating rate: 20 K/min
Atmosphere: VACUUM
天然橡胶 NR mass loss: - 36.97 %
丁苯橡胶 SBR mass loss: - 10.33 %
热分析法—热重分析法(TG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法( DSC)
0.8
树脂样品的玻璃化转变
[1] 0.6
0.4
0.2
玻璃化转变: 起始点: 53.8 ℃ 中点: 57.9 ℃ 终止点: 62.0 ℃ 比热变化*: 0.421 J/(g*K)
0 40 50 60 温度 /℃ 70 80 90 100
在无定形聚合物由玻璃态转变为高弹态的过程中，伴随着比 热变化，在 DSC 曲线上体现为基线高度的变化，由此可得到 材料的玻璃化转变温度。
satisfy a Hume–Rothery stabilization rule
How to discover it？
During systematic exploration of the Na–Au–Ga system
Thank you
TG,DTA,DSC曲线
相关文献
壹
JACS简介
Journal of the American Chemical Society 中文名：《美国化学会志》
化学杂志龙头
1879至今 134年历史
JACS简介
总引证次数和被引次数第一，远超第二
JACS每年有51期
JACS不收版面费，文章用彩色不加收费用 审稿周期10周。通讯是2个审稿人，全文是3个，全 文审稿周期更长
外推始点onset：基线延长线与曲线拐点切线的交点。 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
TG(DTG) 检测待测物与 样品的不同 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
热重分析误差分析
• 工艺优化：根据误差校正后的热重分析结果，优化材料的热处 理工艺和热设计
• 质量控制：通过误差校正后的热重分析结果，更有效地监控材 料在生产过程中的质量变化
05
热重分析误差分析的未来发展趋势
热重分析误差分析的 理论研究
• 热重分析误差分析的理论研究将不断深化，提高误差分析的准确 性和可靠性
CREATE TOGETHER
SMART CREATE
热重分析误差分析
01
热重分析基本原理及方法
热重分析的定义与目的
热重分析（TGA）是一种热分析方法
• 用于研究材料在加热过程中质量、温度和时间的关系 • 通过测量样品在加热过程中的质量变化来获得材料的热 性能信息
热重分析的目的
• 评估材料的热稳定性和热分解行为 • 确定材料的热降解动力学和热力学参数 • 为材料的热处理工艺和热设计提供依据
02
热重分析误差来源及分类
热重分析误差的来源
• 热重分析误差的来源主要包括仪器误差、样品误差和操作误差 • 仪器误差：由于热重分析仪的性能、测量精度等因素导致的误 差 • 样品误差：由于样品的制备、处理、性质等因素导致的误差 • 操作误差：由于实验操作、数据处理等因素导致的误差
热重分析误差的分类
热重分析误差控制的 实际应用
• 热重分析误差控制的实际应用包括材料性能评估、工艺优化和质 量控制
• 材料性能评估：通过热重分析，评估材料的热稳定性、热分解 行为等性能
• 工艺优化：根据热重分析结果，优化材料的热处理工艺和热设 计
• 质量控制：通过热重分析，监控材料在生产过程中的质量变化
04
EGCG热重分析法
EGCG热重分析法热重分析法(Thermogravimetry Analysis，简称TG或TGA)为使样品处于一定的温度程序(升/降/恒温)控制下，观察样品的质量随温度或时间的变化过程，获取失重比例、失重温度(起始点，峰值，终止点...)、以及分解残留量等相关信息。
TG方法广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究开发、工艺优化与质量监控。
可以测定材料在不同气氛下的热稳定性与氧化稳定性，可对分解、吸附、解吸附、氧化、还原等物化过程进行分析，包括利用TG测试结果进一步作表观反应动力学研究。
可对物质进行成分的定量计算，测定水分、挥发成分及各种添加剂与填充剂的含量。
图谱可在温度与时间两种坐标下进行转换。
红色曲线：热重(TG)曲线，表征了样品在程序温度过程中重量随温度/时间变化的情况，其纵坐标为重量百分比，表示样品在当前温度/时间下的重量与初始重量的比值。
绿色曲线：热重微分(DTG)曲线(即dm/dt曲线，TG曲线上各点对时间坐标取一次微分作出的曲线)，表征重量变化的速率随温度/时间的变化，其峰值点表征了各失/增重台阶的重量变化速率最快的温度/时间点。
热重曲线怎么分析对于一个失/增重步骤，较常用的可对以下特征点进行分析：切线的相交点，可作为该失/增重过程起始发生的参考温度点，多用于表征材料的热稳定性。
切线的相交点，可作为该失/增重过程结束的参考温度点。
DTG曲线峰值：质量变化速率最大的温度/时间点，对应于TG 曲线上的拐点。
质量变化：分析TG曲线上任意两点间的质量差，用来表示一个失重(或增重)步骤所导致的样品的质量变化。
残余质量：测量结束时样品所残余的质量。
另外，在软件中还可对TG曲线的拐点(与DTG峰温等同)、DTG 曲线外推起始点(更接近于真正意义上的反应起始温度)、DTG 曲线外推终止点(更接近于真正意义上的反应结束温度)等特征参数进行标示。
热重分析法TG
四、影响TG数据的因素
分析)
4.3
3.2
4.6
0.3
8.3
5.8
8.3
0.0
11.2
7.6
10.9
0.3
14.9
10.2
14.6
0.3
27.1
18.9
27.1
0.0
31.1
21.7
31.1
0.0Βιβλιοθήκη The End谢谢观看
一、热重分析的定义
• 热重法（TG）又称热失重法，是在程 序控温下，测量物质的质量随温度（或 时间）的变化关系的一种热分析技术。
用数学表达式为：
W f T或t
• 热重法通常有动态（升温）和静态（恒 温）之分，但通常是在等速升温条件下 进行。
二、热重法的原理
• 物质在温度作用下，随温度的升高，会 产生相应的变化，如水分蒸发，失去结 晶水，低分子易挥发物的逸出，物质的 分解氧化等。
• 将物质的质量变化和温度变化的信息记 录下来，就得到了物质的质量温度曲线 ，即热重曲线。
• 热重曲线纵坐标表示重量(mg)，向下表 示重量减少，向上表示重量增加；横坐 标表示温度T〔℃或K)，有时也可用时 间t，从左向右表示T 或 t 增加
三、热重法的试样要求
• 适于热重分析的试样的特点 （1）要在反应中有质量变化； （2）是不同的样品组成，质量变化的大小不同。
高三化学二轮复习热重分析法确定物质组成++讲义
热重分析法确定物质组成【方法与规律】1．测定固体物质组成的热重法只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成。
热重法是在控制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法。
通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息2．热重曲线的分析方法坐标曲线题解题时可以拆分为识图、析图、用图三个步骤。
其中识图是基础，析图是关键，用图是目的(1)识图。
识图的关键是三看：一看轴即横、纵坐标所表示的化学含义(自变量x轴和函数y轴表示的意义)，寻找x、y轴之间的关系，因为这是理解题意和进行正确思维的前提；二看点即曲线中的特殊点(顶点、始点、终点、拐点、交叉点)；三看线即曲线的走势(变化趋势是上升、下降、波动、正态、偏态等变化)(2)析图。
分析图中为什么会出现这些特殊点，曲线为什么有这样的变化趋势和走向，分析曲线变化的因果关系，通过联想，把课本内的有关化学概念、原理、规律等与图像曲线中的图形与相关点建立联系。
(3)用图。
将相关的化学知识与图像曲线紧密结合，在头脑中构建新的曲线——知识体系，然后运用新的曲线——知识体系揭示问题的实质，解决实际问题3．解答热重曲线问题的解题思路(1)设晶体为1 mol(2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物(3)计算每步的m剩余，m(剩余)m(1 mol晶体质量)×100%＝固体残留率(4)晶体中金属质量不减少，仍在m剩余中(5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m(O)，由n(金属)∶n(O)，即可求出失重后物质的化学式【例题精讲】例题“煅烧”NiSO4·6H2O晶体时剩余固体质量与温度变化曲线如图，该曲线中B 段所表示氧化物的名称为______解析n(NiSO4·6H2O)＝126326.3-•molgg＝0.1 mol，含有m(H2O)＝0.1 mol×6×18 g·mol－1＝10.8 g，根据26.3g－15.5g=10.8g，恰好说明280 ℃以前失去的结晶水；所以A段对应的物质就是0.1 mol的NiSO4；温度到600 ℃，固体的质量再次下降，得到最终的镍的氧化物；根据原子守恒，8.3 g氧化物中Ni的质量为5.9 g，那么O的质量为2.4 g即0.15 mol，所以固体氧化物中n(Ni)∶n(O)＝2∶3，所以固体氧化物即三氧化二镍1．某工业含钴废渣在空气中充分煅烧后的成分测定如表所示，则煅烧后所得固体混合物中，钴的氧化物的化学式是()元素Co Zn Cu Fe含量/% 59.00 0.52 0.20 13.16A．CoO 23C．Co3O4D．CoO22．已知皓矾的化学式可表示为ZnSO 4·7H 2O ，受热易分解。
- 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)。
微商热重法（DTG，Derivative Thermogravimetric Analysis ）
实验所得的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 目前使用最多的是一阶导数，即质量变化速率，作为温度或时间 的函数被连续地记录下来，也即
dw f (T ) dT
Balance
Gas flow
Shimadzu
TGA-50H
岛津TGA-50H热重分析仪结构示意图
TA TGA Q5000IR
Q5000IR（红外加热炉）可以提供最广泛加热速率范围的热重分析仪。 1分钟之内能从室温加热到1000℃，瞬间加热速率超过2000℃/min。 线性加热速率能够轻松达到500℃/min，能够真实模拟快速加热过程。
回零式（闭环式）热天平
近代电子微量天平大多采用回零式 精度要比偏移式的高 当试样质量变化而发生偏移时，用自动方式加到 天平上一个与试样质量变化相等并相反的回复力( 或力矩)，使天平回到原始的平衡位置，即所谓的 回零式
自动回零式微量扭力式天平的工作原理
当加一质量m在秤盘左边时，天 平横梁支架连同扁形张丝、线圈 和铝制遮光小旗一起逆时针转动， 此时光敏三极管所受到光源的照 射强度大，光敏三极管内阻减小， 放大器就有输出电压，其输出电 流流进后张丝到线圈，再流出前 张丝经电阻到地，线圈中的电流 在永久磁场下将受力而产生一个 顺时针的力矩，来克服质量m所 产生的力矩，而达到平衡。
Balance
Gas flow
TA SDT
Q600
试样支架
试样支架的作用是支撑试样座、坩埚、试样等。由于它的一 部分要伸入炉膛，因此除了用耐高温材料制作外，支撑杆 或丝的尺寸要适当长，以最大可能减小热传导、热辐射、 气流等因素对热重的影响。
2.5 热天平的工作方式
按天平的工作方式（测定质量方式）可分为 偏移式(或称开环式)和回零式(或称闭环式) 偏移式天平 试样质量的大小直接与天平的偏移量成正比 。偏移量的大小通常由位移传感器转变成电 压信号，经放大后通过计算机采集、显示或 打印下来 早期的热天平大多采用偏移式天平结构
第2章 热重分析法
2.1 基本概念
热重分析法（TG/TGA， Thermogravimetric Analysis ） 在程序控制温度和一定气氛条件下，测量物质的 质量与温度或时间关系的一种热分析方法。 其数学表达式为： ΔW=f（T）或f（τ） ΔW为重量变化，m0-m T是温度，动力学分析时用绝对温度 τ是时间，一般单位为s，等温时间过长时可用min或h。 热重法实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 质量减少，以温度或时间作横坐标，从左自右增加 热重法通常称热重分析（TGA），记录的曲线称为热重曲 线或TG曲线，不能叫作热谱图（Thermogram）。 热重法不能称为热失重！TG曲线一般不称TGA曲线
2.2热重分析仪的主要组成部分
热天平框图
2.3热天平的结构形式
热天平有多种结构形式及运行状态 按试样与天平刀线之间的相对位置划分，有下皿式、上皿式和 水平式三种 天平刀线是指玛瑙中刀刀口线的延长线
1-坩埚 2-炉子 3-保护管 4-天平 5-平衡锤
上皿式(a)、下皿式(b)和水平式(c)热天平结构示意图
下皿式（又称吊篮式） 样品在底端 优点：热天平的悬挂系统结构简单、 质量较轻，因此可用于高灵敏度的仪 器。 缺点： 天平易受下方加热炉内上升的热气流、 热分解产物和热量等干扰，在试样坩 埚附近产生较大的对流。由于横梁一 端受热，使热重基线漂移加大 热分解产物容易附在试样坩埚和吊丝 上，使测量误差增大 操作不太方便，放置样品困难 传感器的位置取决于样品的位置 更换传感器困难 有害气体冲进天平室
广泛认可的作图
不恰当的作图
2.8热重曲线的标定
标准物质分解法
标准物质应满足： 在分解温度前的温度区域里 应有足够的稳定性； 初始分解温度应具将较好的 重现性； 不同来源得到的同种标准物 质，其初始分解温度应具有 较小的差异 这种标定方法受到试样用量 、升温速率、填装情况以及 炉内气氛性质和种类等围素 的影响
50.00
-0.10
-0.10
200.00
0.00
-0.20
0.00
-0.20
0.00
20.00
40.00 Time[min]
60.00
0.00 80.00
0.00
200.00
400.00 Temp[C]
600.00
800.00
线性升降温加等温
横坐标一般为时间，时间-温度线示于图中
DrTGA mg/min
Temperature (°C)
Deriv. Weight (%/°C)
等温实验
J Therm Anal Calorim (2012) 107:241–248
微商热重曲线（DTG曲线）的优点
能准确反映出起始反应温度Ti，最大反应速率 温度Te和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 DTG曲线峰的面积精确对应着变化了的样品重 量，较TG能更精确地进行定量分析 能方便地为反应动力学计算提供反应速率 （dw/dt）数据 DTG与DTA/DSC具有可比性，通过比较，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
Temp C
TG A %
Thermal Analysis Result
[Temperature Program] Temp. Rate Hold Temp. Hold Time G as [ C/min [] C ] [ min ] 10.00 150.0 120 Air 10.00 200.0 120 Air 10.00 300.0 120 Air 10.00 700.0 0 Air
Balance
Shimadzu
DTG-60H
水平式（样品在底部） 优点：无需悬挂，试样支架直接挂在天平横梁的一 端，水平伸入炉膛内，结构更为简单，通入气流量 的波动对热重测量结果影响很小，浮力效应较小 缺点：需要大流量气体，样品和传感器放置较难， 传感器的膨胀加热过程中由于横梁的膨胀会产生增 重现象 水平式双天平可以减弱这种漂移
或
dw f (t ) dt
dw dw 1 dw dT dt dt
线性加热
120 1.2
100
1.0
0.8 80
Weight (%)
60
纵坐标为dW/dt 横坐标为温度或时间
0.6
0.4 40 0.2
20
0.0
0 0 200 400 600
-0.2 800
Universal V4.1D TA Instruments
I
mgL1 WBL 2 D
mgL1 R Cm WBL 2
对应于被测质量m的输出电压：
Vm IR
其中
gL1 C R WBL 2
2.7热重实验的类型 等温（或静态）热重法
恒温下测定物质的质量变化与时间的关系 一般认为等温法比较准确，但由于比较费时，目前采用得较少
在750℃H2中K2SO4-K2S体系典型TG曲线
DTG与DTA/DSC曲线具有可比性 DTA/DSC的信息要比DTG多一些
常见转变在热重曲线上的反映
样品品质 -固体 -结晶 -半结晶 变化 熔融 再结晶 升华 固固转变 -无定形 玻璃化转变 TG曲线只 能作为辅助 手段证明 TGA
-半结晶
不发生Tg的软化
交联
-常规
分解
键合脱除
-液态 -反应性样品 蒸发 化学反应 反应度 %
热重法的特点
定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率 实验结果与实验条件有关（双刃剑） 所需样品量少 可以用来研究反应机理 实验温度范围和可选加热/降温速率广泛 应用广泛 热重法有力地推动了无机化学、分析化学、有机化学、高 分子聚合物、石油化工、人工合成材料科学的发展，同时 在冶金、地质、矿物、油漆、涂料、陶瓷、建筑材料、防 火材料等方面也十分广泛，尤其近年来在合成纤维、食品 加工方面应用更加广泛。
热惯性与加热速率和 炉子体积有关
实验容器--坩埚
铝坩埚一般不用于TGA实验！
支架—吊篮
上皿式（样品在上部）
Gas flow
避免了下皿式天平的缺点 优点：更换样品容易 样品室更换容易 样品放置稳固 缺点：结构设计复杂 需用较大质量的平衡锤来避免试 样支持器的倾倒 由于天平总负荷的增大，限制了 天平测量灵敏度和精度的提高 浮力效应（减基线）
常温标样
低温标样
热焓校正物质的熔点与熔化焓
元素或化合物的 名称 联 苯 萘 苯甲酸 铟 锡 熔点/℃ 69.26 80.3 122.4 156.6 231.9 熔化焓 J· g-1 120.41 149.0 148.0 25.8 60.7 元素或化合物的名 称 铅 锌 铝 银 金 熔点/℃ 327.5 419.5 660.2 690.8 1063.8 熔化焓 J· g-1 22.6 113.0 396.0 105.0 62.8
较常用
可逆转变标准物质法 适用于热重-差热联用分析仪 根据标准物质在发生固相相转变或熔融过程的吸/放热峰的 初始温度来标定 优点是可以重复使用
标样的热焓和转变温度
标样类型 标样名称 铟 锡 铅 锌 硫酸钾 铬酸钾 环戊烷 环戊烷 环己烷 环己烷 水 正己烷 辛烷 癸烷 十二烷 十八烷 三十六烷 三十六烷 硝基甲苯 热 事 件 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 结晶 结晶 结晶 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 结晶 熔融 熔融 转 变 温 度 转 变 焓 （℃） （J/g） 156.60 28.45 231.88 60.46 327.47 23.01 419.47 108.37 585.0+0.5 33.26 670.5+0.5 35.56 -151.16 69.45 -135.06 4.94 -87.06 79.58 6.54 31.25 0.00 333.88 -90.56 140.16 -56.76 182.0 -29.66 202.09 -9.65 216.73 28.24 241.42 72.14 18.74 75.94 175.31 51.64