热分析技术发展历史
热分析技术的发展现状及其在稀土功能材料中的应用
热分析技术的发展现状及其在稀土功能材料中的应用
热分析技术是材料科学研究中的重要手段之一，它的发展历史可以追溯到19世纪末。
热分析技术主要通过对材料中温度变化时质量、热力学性质和物理化学性质等参数的测定，对材料的组成、结构、稳定性和动力学行为进行分析，从而揭示材料的内在特性。
随着热分析仪器设备的不断更新和改进，热分析技术已经成为各种材料研究和应用领
域中必不可少的分析工具。
当前，热分析技术已经发展出多种类别的分析技术，包括热重
分析(TGA)、差热分析(DTA)、差热扫描量热分析(DSC)、动态热力学分析(DMA)等。
在稀土功能材料中的应用方面，热分析技术也扮演着至关重要的角色。
例如，通过TGA和DSC等技术，可以对稀土材料的热解行为及其热稳定性进行研究。
通过DSC和DMA
等技术，可以对稀土材料的玻璃化转变温度、热膨胀系数、模量等热力学和物理化学性质
进行测定和分析。
此外，热分析技术还可以通过对稀土材料在不同温度下的热导率、比热等参数的测定，获得其热传导性能和热反应性能等信息，从而为材料设计和制备提供重要指导。
总的来说，热分析技术在稀土功能材料的研究和应用领域中具有广泛的应用前景。
未来，随着分析技术的不断创新发展，热分析技术将继续发挥其重要作用，为稀土材料的研
究和应用开辟更加广阔的空间。
热分析技术发展历史
热分析技术发展历史热分析方法是仪器分析方法之一，它与紫外分光光度法、红外光谱分析法、原子吸收光谱法、核磁共振波谱法、电子能谱分析法、扫描电子显微镜法、质谱分析法和色谱分析法等相互并列和互为补充的一种仪器分析方法。
热分析技术是在程序温度(指等速升温、等速降温、恒温或步级升温等)控制下测量物质的物理性质随温度变化，用于研究物质在某一特定温度时所发生的热学、力学、声学、光学、电学、磁学等物理参数的变化。
由此进一步研究物质的结构和性能之间的关系；研究反应规律；制订工艺条件等。
最早发现的一种热分析现象是热失重，由英国人Edgwood在1786年研究陶瓷被土时首先观察到的，他注意到加热陶瓷粘土到达暗红色时有明显的失重，而在其前后的失重都极小．1887年法国的Le chatelie r使用了热电偶测量温度的方汰对试样进行升温或降温来研究粘土类矿物的热性能“MJ，获得了一系列粘土试样的加热和冷却曲线，根据这些曲线去鉴定一些g。
物试样。
此外，他使用了尚纯度物质(如水、硫、晒、金等)作为标准物质来标定温度。
为了提高仪器的灵敏度，以便观察粘土在某一特定温度时的吸热或放热现象，他采用了分别测显试样温度与参比物温度之差的差水法读得数据，第一次发表了最原始的差热曲线。
为此，人们公认他为差热分析技术的创始人。
1899年，英国人Robert s—Au sten改进了Le Chateli e r差温测量时的差示法，他把试样与参比物放在同一炉中加热或冷却，并采用两对热电偶反向串联，分别将热电偶插入试样和参比物中的测量方法，提高了仪器的灵敏度和重复性。
另一种重要的热分析方法是热重法．热重法使用的仪器热天平。
1915年日本的本多光太郎发明了第一台热天平。
由于当时的差热分析仪和热天平是极为粗糙的，重复性差、灵敏度低、分辨力也不高，因而很难推广。
所以，在一段很长时间内进展缓慢。
第二次世界大战后，由于仪器自动化程度的提高，热分析方法的普及，在四十年代末，美国的Leeds 和NortL rup公司，开始制作了商品化电子管式的差热分析仪。
热分析技术的发展现状及其在稀土功能材料中的应用
热分析技术的发展现状及其在稀土功能材料中的应用【摘要】本文旨在探讨热分析技术在稀土功能材料研究中的应用及发展现状。
在我们分别介绍了热分析技术的意义和稀土功能材料的重要性。
接着，我们详细阐述了热分析技术的发展历程和常见技术，以及其在稀土功能材料研究中的应用、性能优化和合成过程中的作用。
结论部分探讨了热分析技术对稀土功能材料研究的推动作用，并展望了未来热分析技术在该领域的发展。
通过本文的研究，我们希望能够深入了解热分析技术在稀土功能材料中的作用，并为未来研究提供新的思路和方法。
【关键词】热分析技术、稀土功能材料、发展现状、应用、历程、性能优化、合成过程、推动作用、未来发展。
1. 引言1.1 热分析技术的意义热分析技术是一种通过对物质在升温或降温过程中吸收或释放热量的情况进行检测和分析的方法。
它能够提供物质的热稳定性、相变温度、热容量、热传导性等重要信息，对于理解物质的性质和结构至关重要。
热分析技术可以帮助研究人员判断物质的热性质，为物质的制备、性能调控和应用提供重要参考。
在当今的科学研究和工业生产中，热分析技术被广泛应用于材料研究、药物研发、环境监测等领域。
通过热分析技术，研究人员可以快速准确地获得物质的热学性质，加速新材料的开发和优化过程。
在稀土功能材料研究中，热分析技术的应用尤为重要。
稀土功能材料具有独特的物理化学性质，广泛应用于磁性材料、光学材料、催化剂等领域。
热分析技术可以帮助研究人员了解稀土功能材料的热响应性能，优化材料制备过程，提高材料的性能和稳定性。
热分析技术在稀土功能材料研究中具有重要的意义和应用前景。
1.2 稀土功能材料的重要性稀土功能材料是一类具有特殊性能和广泛应用前景的材料，在材料科学领域中具有重要的地位。
稀土元素具有特殊的电子结构和磁性性质，能够赋予材料独特的性能，广泛应用于光学、磁性、电子等领域。
稀土功能材料在信息存储、光学器件、电池材料等领域具有重要应用价值。
1. 具有特殊的光学性能：稀土功能材料具有吸收、发射、放大、频率变换等优异的光学性能，广泛应用于激光器、LED、荧光显示器等光电器件中。
热分析
b. 样品粒度的影响 以采用小颗粒样品为好，应磨细过筛并在坩埚中装填
均匀。 c. 样品热历史的影响 许多材料往往由于热历史的不同而产生不同的晶型 或相态(包括亚稳态)，以致对DTA曲线有较大的影响。 19
20
（2）
材料相态结构的变化
b. 高硅氧玻璃的差热分析
a. 引入CaF2的Na2O-CaO-SiO2系统试样的差热分析
21
22
3、基本原理
四、差示扫描量热分析法（ DSC ）
1、定义 在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率 差与温度之间关系的一种技术。 2、主要特点 使用的温度范围比较宽，分辨能力高和灵敏度高， 除了不能测量腐蚀性材料之外，涵盖了 DTA 的一般功 能，而且还可定量地测定各种热力学参数（如热焓、 熵和比热等），所以在材料应用科学和理论研究中获 得广泛应用。
3
E dm （2） ln k ln ln A n ln m RT dt
有几种方法可用来测定指前因子A、反应级数 n 和活化能E
13 14
通过该式可求出其他温度下的失重10％的寿命值。
（1）示差法
用这种方法求动力学参数的优点是只需要一条TG曲线，而且可以在 一个完整的温度范围内连续研究动力学。此法中，将两个不同温度的 实验值代入 (2) 式，把得到的两式相减，即可得到以差值形式表示的方 程：
1 2
1、定义
在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度 之间关系的一类技术。
二、热重分析
1、定义：在程序控制温度下，测量物质的质量与温度之 间关系的技术。 2、工作原理：热重法所用仪器称为热重分析仪或热天平，其基
本构造是由精密天平和线性程序控温的加热炉所组成，热天平是 根据天平梁的倾斜与重量变化的关系进行测定的。通常测定重量 变化的方法有变位法和零位法两种。
热分析技术简介——DSC
热分析技术简介——DSC摘要：差示扫描量热分析仪因其使用方便，精确度高等特点，多年来备受青睐。
本文介绍了差示扫描量热法（DSC）的发展历史、现状及工作原理，并且简要地介绍了DSC在天然气水合物、食品高聚物测定和水分含量测定、油脂加工过程及产品、沥青性能研究及改性沥青的性能评定中的应用。
关键词：DSC 技术发展现状应用一、差示扫描量热法( DSC ) 简史18世纪出现了温度计和温标。
19世纪，热力学原理阐明了温度与热量即热焓之间的区别后，热量可被测量。
1887年，Le Chatelier进行了被认为的首次真正的热分析实验：将一个热电偶放入黏土样品并在炉中升温，用镜式电流计在感光板上记录升温曲线。
1899年，Roberts Austen将两个不同的热电偶相反连接显著提高了这种测量的灵敏度，可测量样品与惰性参比物之间的温差。
1915年，Honda首次提出连续测量试样质量变化的热重分析。
1955年，Boersma设想在坩埚外放置热敏电阻，发明现今的DSC。
1964年，Watson等首次发表了功率补偿DSC的新技术。
差示扫描量热法是六十年代以后研制出的一种热分析方法。
它被定义为：在温度程序控制下，测量试量相对于参比物的热流速随温度变化的一种技术，简称DSC（Differential Scanning Calovimetry）。
根据测量方法的不同，又分为两种类型：功率补偿型DSC和热流型DSC。
其主要特点是使用的温度范围比较宽、分辨能力高和灵敏度高。
由于它们能定量地测定各种热力学参数（如热焓、熵和比热等）和动力学参数，所以在应用科学和理论研究中获得广泛的应用。
二、差示扫描量热法的现状2.1差示扫描量热法（DSC）的原理差示扫描量热法（DSC）装置是准确测量转变温度，转变焓的一种精密仪器,它的主要原理是：将试样和参比物置于相同热条件下，在程序升降温过程中，始终保持样品和参比物的温度相同。
当样品发生热效应时，通过微加热器等热元件给样品补充热量或减少热量以维持样品和参比物的温差为零。
热分析技术的发展现状及其在稀土功能材料中的应用
热分析技术的发展现状及其在稀土功能材料中的应用热分析技术是一种通过对物质在升温或降温过程中的热性质进行测量和分析的方法。
它包括热重分析、热差示扫描量热法、动态热分析等多种技术手段。
热分析技术已经成为材料科学研究领域中不可或缺的分析手段之一，对于材料的热性能、热稳定性、热动力学行为等方面提供了重要的信息。
在稀土功能材料领域，热分析技术的应用也日益广泛，对于研究稀土功能材料的热性质、相变行为、热稳定性等方面起着关键的作用。
一、热分析技术的发展现状热分析技术的起源可以追溯到19世纪初，当时由于热分析技术所需的设备和方法较为简单，主要应用于对金属和合金的研究。
随着科学技术的进步，热分析技术得到了很大的发展，不仅在理论和方法上取得了重大突破，而且在仪器设备上也取得了长足的进步。
目前，热分析技术已经成为材料科学研究领域中的重要分析手段之一，被广泛应用于金属材料、无机材料、有机材料等领域。
在热分析技术的发展过程中，热重分析技术、差示扫描量热法、动态热分析技术等成为了热分析领域的三大支柱技术。
热重分析技术主要是通过测量物质在升温或降温过程中的质量变化来研究其热性质；差示扫描量热法主要是通过测量物质在升温或降温过程中与标准参照物之间的热量差来研究其热性质；动态热分析技术主要是通过对物质在升温或降温过程中的热性质进行动态监测和分析来研究其热性质。
这三种技术各具特点，可以相互补充，使得热分析技术在研究物质的热性质、热动力学行为等方面具有较高的分辨率和准确度。
随着计算机技术和数据处理技术的不断发展，热分析技术的自动化、智能化水平也得到了很大的提升。
现在的热分析仪器不仅可以实现自动化操作和实时数据监测，而且可以通过计算机软件处理和分析数据，实现对样品热性质和热动力学行为的全面评估和分析。
这为热分析技术在材料科学研究领域的应用提供了更为便利和高效的手段。
稀土功能材料是近年来材料科学研究领域中的热点之一，具有广泛的应用前景。
热分析简介
热分析简介热分析的发展简史、定义和分类•热分析的发展简史•1887 年法国的LeCharlier教授•1899 年英国人Sir W. C. Roberts-Austen •1905 年德国的Tammann教授•1915 年日本本多光太郎教授•1964 年美国的E. S. Watson 和M. J.O’Neill分类•（1）测量温度与质量的关系，包括热重法(TG)、等压质量变化测定、逸出气检测(EGD)、逸出气分析（EGA）、放射热分析、热微粒分析；•（2）测量温度与温度差之间的关系，包括升温曲线测定、差热分析（DTA）；•（3）测量温度和热量之间的关系，即差示扫描量热法（DSC）；•（4）测量温度与尺寸之间的关系，即热膨胀法；•（5）测量温度与力学特性的关系，包括热机械分析法(TMA)和动态热机械法（DMA）；•（6）测量温度和声学特性之间的关系，包括热发声法和热传声法；（7）测量温度和光学特性的关系，即热光学法；•（8）测量温度和电学特性的关系，称为热电学法；•（9）测量温度和磁学特性的关系，称为热磁学法。
•TG可以分析：•组分分析（根据不同的分解温度决定不同组分的含量）•分解温度（DTG来决定分解温度）•油类的挥发性测定（）•填料含量（不分解的剩余物含量）•可燃性研究•寿命预测（通过TGA动力学分析）•氧化稳定性•热稳定性影响TG数据的因素？•1）气体的浮力和对流试样周围的气体因温度不断升高而发生膨胀使比重变小，这样试样的TG 值表现为增重。
可以计算气体在300 ℃时的浮力约为室温的一半，而900 ℃时只有1 / 4 了。
对流是因为试样处于高温环境，而与之气流相通的天平却处在室温状态必然产生对流的气动效应，使测定值出现起伏。
这些影响因素可以通过仪器的结构设计途径来加以克服或减小。
•（2）挥发物的再凝聚物质分解时的挥发物可能凝聚在与称重皿相连而又较冷的部位上，影响失重的测定结果。
这可以在称重连杆较低的部位设置一系列固定隔板来附着挥发物。
材料的现代研究方法-热分析
定义：差示扫描量热分析(DSC)是在程序控制温度下，测量输给试样和参比物的功率 差(能量差)随温度或时间变化的一种技术。
DSC与DTA比较: 在DTA中试样发生热效应时，试样的实际温度已不是程序升温所控制的温度，试样本身在 发生热效应时的升温速度是非线性的。 DSC克服了DTA的这个缺点，试样的吸、放热量能及时得到应有的补偿，热损失少，检测 信号大。故而DSC在检测灵敏度和检测精确度上都要优于DTA。 DSC的另一个突出的特点是 DSC曲线离开基线的位移代表试样吸热或放热的速度，DSC曲 线所包围的面积是ΔH的直接度量。
缓，热反应速度慢。
Chapter6 热分析-差热分析(DTA)
(3) 差热分析的影响因素
要真正获得一个好的DTA实验结果并非易事！ 根据ICTA标准化委员会的意见，在进行热分析时必须对实验
条件加以严格控制，并要仔细研究实验条件对所测数据的影响，在发表
热分析数据时必须同时明确测定时所采用的实验条件！ 大量研究和实践表明：影响差热分析的主要因素有两个方面： 仪器因素和操作因素。
材料的现代研究方法
傅茂森 2016
Chapter6 热分析
第六章 热分析
Chapter6 热分析-热分析技术概述 6.1热分析技术概述
(1) 热分析技术的起源
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； 1887年，Le Chatelier首先将热分析用于分析粘土； 1899年，英国的Roberts Austen第一次使用了差示热电偶和参比物，大大提高了测定的灵敏度。正式 发明了差热分析(DTA)技术。 1903年，Tammann首次提出“热分析”术语。 1915年，日本的本多光太郎，在分析天平的基础上研制了“热天平”即热重法(TG)，后来法国人也 研制了热天平技术。 1945年，首批商品化热分析天平生产。 1964年，美国的Watson和O’Neill在 DTA技术的基础上发明了差示扫描量热法(DSC)，美国PE公司最 先生产了差示扫描量热仪，为热分析热量的定量作出了贡献。 1965年，英国的Mackinzie (Redfern等人发起，召开了第一次国际热分析大会，并于1968年成立了国 际热分析协会(ICTA)。 1979年，中国成立中国化学会化学热力学和热分析委员会。
热分析技术
• 4、没有明显的热效应，开始收缩或从膨胀转变为收缩时， 表示烧结开始，收缩越大，烧结进行得越剧烈。
差热分析仪
（二）、差热曲线的形成
（三）、DTA曲线的特征及温度标定
DTA曲线是将试样和参比物置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。
一、热分析技术的发展历史
1、差热析的历史
1887年法国学者李﹒恰特利为研究粘土矿物，制作了差热 分析仪。灵敏度低，易受外界热变化的影响。
1899年英国学者劳贝茨－奥斯坦改良了李﹒恰特利的装置。 为目前广泛使用的差热分析仪的模型。
1969年首次出现热分析杂志，1970年创刊“热化学记 要”，成为世界上专门报道热分析应用的杂志。
2、热重分析
1915年日本东北大学的本多光设计了一架热天平，开创了 热重分析。
二次大战后，美国首先制成了商品化的电子管式差热分析 仪。随后，商品化的热分析仪迅速发展，并朝自动化、微 量化、综合化方向发展。
三、应用领域
• 从热分析文摘（TAA）近年的索引可以看 出，热分析技术广泛应用于无机，有机， 高分子化合物，冶金与地质，电器及电子 用品，生物及医学，石油化工，轻工等领 域。当然这与应用化学，材料科学，生物 及医学的迅速发展有密切的关系。
•玻璃 •金属 •陶瓷･粘土･矿物 •水泥
DSC
TG
DTA
TMA
综合热分析
四、热分析技术的分类
加热
物质
冷却
热量变化 重量变化 长度变化 粘弹性变化 气体发生 热传导
第三章热分析技术
热物理性质变化
• 1). 热力学性质（比热等）变化 • 2). 溶解（固相转变为液相） • 3). 凝固（液相转变为固相） • 4). 升华（固态直接转变为气态） • 5). 凝华（气态直接转变为固态） • 6). 相变 • 7). 热释电效应 • 8). 热分解和热裂解 • 9). 热稳定
4． 热分析应用范围
重
很大影响。
真空 空气
CO2
气氛处于动态时应注意其
1mg
流量对试样的分解温度、测
温精度和TG谱图的形状等的 影响，一般气流速度40-
400 600 800 1000 1200 温度(℃)
50ml/min。
（3）浮力及对流的影响
——浮力和对流引起热重 曲线的基线漂移
——浮力影响：573K时浮 力约为常温的1/2，1173K时 为1/4左右。
材料试样，建议采用 的升温速度一般为10 －20K·min-1。
0
失重（％）
0.42 2.5 10 40 100 240 480
K／min
100 700 800 900 1000 1100 ℃ 温度 (℃)
（2）．气氛 常见的气氛有空气、O2、
N2、He、H2、CO2 、Cl2和水 蒸气等。样品所处气氛的不同
——热天平内外温差造成 的对流会影响称量的精确度。
——解决方案：空白曲线 、 热屏板 、冷却水等
对流对称重的影响
（4）．试样皿（坩锅） 试样皿的材质有玻璃、铝、陶瓷、石
英、金属等，应注意试样皿对试样、中间 产物和最终产物应是惰性的。如聚四氟乙 烯类试样不能用陶瓷、玻璃和石英类试样 皿，因相互间会形成挥发性碳化物。白金 试样皿不适宜作含磷、硫或卤素的聚合物 的试样皿，因白金对该类物质有加氢或脱 氢活性。
热分析大事记
第一次发表了最原始的差热曲线
Le Chatelier使用高纯度物质（如水、硫、 金等）作为标准物质来标定温度。 为提高仪器的灵敏度，以便观察黏土在 某一特定温度时的热效应，他采用分别 测量试样温度和参比物温度之差的差示 法读得数据，第一次发表了最原始的差 热曲线。 人们公认他为差热分析技术的创始人。
1899年改进了差示法
1899年，英国人Roberts-Austen改进了 Le Chatelier差温测量时的差示法。
将试样与参比物放在同一炉子中升、降 温，并采用两对热电偶反向串联，分别 将热电偶插入试样和参比物中测量，通 过一镜式检流计显示输出信号，提高了 仪器的灵敏度和重复性。
罗伯茨－奥斯汀
1963年发明差示扫描量热法
1963年，E. S. Waston和M.J. O’Neill等发明 了差示扫描量热法。以后，国际热分析协会称 之为功率补偿式差示扫描量热法。 后来Perkin-Elmer公司研制了差示扫描仪DSC， 由于DSC仪能直接测量物质在程序控温下所发 生的热量变化，而且定量性和重复性都很好， 于是受到人们的普遍重视。
（William Chandler Roberts-Austen 1843～1902)
英国冶金学家。18岁进入皇家矿业学院，后在 造币厂从事金、银和合金成分的研究。 奥斯汀用量热计法测定银铜合金的凝固点，并 首先用“冰点”曲线表示其实验成果。1885年 他开始研究钢的强化。同时着手研究少量杂质 对金的拉伸强度的影响，并在1888年的论文中 加以阐述，成为早期用元素周期表解释一系列 元素特性的范例。奥斯汀采用Pt/(Pt-Rh)热电 偶高温计，得以测定了高熔点物质的冷却速率， 创立共晶理论。他用显微镜照相研究金属的金 相形貌。为纪念他，把γ－铁及其固溶体的金相 组织命名为奥氏体（Austenite）。此外,奥斯 汀曾参加英国国家物理研究所的筹建工作。他 所著的 冶金学研究入门 一书很有影响。1875 年奥斯汀当选为英国皇家学会会员。
热分析
污泥在氮气和氧气气氛下的热重曲线比较
TG /% 100
90
80
70
60
50
200
400
600
800
温度 /℃
[21] [16]
1000
五、热重分析的应用
（一）TG法研究热稳定性 从TG曲线可以明显看出失重最剧烈的温度。即可
由此对比热稳定性，这种方法只要严格控制好实验条 件，使其在相同的实验条件下进行，就可以获得比较 可靠的结果。
图106出示了五种高聚物的TG曲线，可以看出杂环 结构的聚酰亚胺稳定性最高，而以氟原子代替聚烯烃 链上的H原子也大大增加了热稳定性。但在高聚物链中 存在氯原子将形成弱键，致使聚氯乙烯热稳定性最差。
实际上，在解释非等温热重曲线时关于高聚物热稳定 的临界温度的标准并不统一，至今所采用的标准有下列 几种：拐点温度、起始失重温度、最大失重速率温度、 积分分解温度，予定的失重百分数温度、外推起始温度 和外推终止温度等等。由于篇幅所限，这些确定临界温 度的方法就不介绍了，可以参阅有关书籍。
变位法（根据天平横梁的倾斜度或弹簧的伸长与质量的比例关系，
用差动变压器等检测横梁的倾斜度或弹簧的伸长来称量物质的质量。）
零位法（采用差动变压器、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。 由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，该力又与线圈中的电流成比 例，因此只需测量电流的变化，便可得到质量变化的曲线。）
k Aexp(E / RT)
（48）
此式即阿累尼斯公式。式中：A为频率因子（一般可
视为常数）；E为活化能；R为气体常数。
由式（48）可见，反应速度常数与温度的倒数呈指
热重分析1
课程内容
发展历史。 热分析技术的概述。
TG原理及应用案例。
DTA (DSC)原理及应用案例。 热分析的应用领域。
热分析的发展简史
公元前600年-18世纪
在文献[1]中回顾了与热 有关的相转变现象的早期历史阶段 鉴定粘土
1887年 Le Chàtelier 利用升温速率变化曲线来
Diamond TG/DTA/DSC同步热分析仪器
产品编号： C10450 产品型号： Labsys16
原产地： 法国SETARAM公司
1.RT~1600℃;最大样品重量：20g 2.重量分辨率：0.4μg;温度精度：＜0.5℃ 3.量热精度：＜3%;热失重准确度：＜0.5% 4.DSC分辨率：0.4μW;加热速率：0.01~50.00℃ 5.冷却速率：1600~50℃，小于40分钟
TGA S-1000/1500热重分析仪 产品编号： C12537 产品型号： S-1000/1500
原产地： 韩国SCINCO
仪器介绍
TGA S-1000/1500是一台由计算机控制的仪器，它配有精确定位的气动炉，操作方便。小体积 加热炉可快速加热和冷却。小体积吹扫可保证气体的严格控制。实验由新方法文件启动。该 方法文件可使实验回复到起始阶段。 这些方法文件作为实验的临时文件，包含了所有的校准信息。TGA S-1000/1500可自动称量样 品，数据被直接保存到数据文件中。样品也可在外部天平称量，然后放置到样品池中。 操作过程中，实验实时进行，且缩放比例随时间不断变化。一旦数据被采集，各种分析形式 及图谱便产生了。 TGA S-1000/1500和Windows软件结合提供了一个良好的成本-效率体系，它适用于各种热重分 析仪。
热分析技术及分类
（3）试样的结晶度、纯度和离子取代 ——结晶度好，峰形尖锐；结晶度不好，则峰面 积要小。 ——纯度、离子取代同样会影响DTA曲线。
（4）试样的用量 ——试样用量多，热效应大，峰顶温度滞后，容 易掩盖邻近小峰谷。 ——以少为原则。
——硅酸盐试样用量：0.2－0.3克
（5）试样的装填 ——装填要求：薄而均匀 ——试样和参比物的装填情况一致 （6）热中性体（参比物） ——整个测温范围无热反应 ——比热与导热性与试样相近 ——粒度与试样相近（100－300目筛）
3、DSC曲线的数据处理方法
称量法： 误差 数格法： 误差 用求积仪：误差 计算机： 误差
2%以内。 2%—4%。 4%。 0．5%。
4、DSC法的应用
（1）纯度测定 利用Vant Hoff方程进行纯度测定。
RT02 x 1 TS T0 H f F
TS为样品瞬时的温度（K）； T0为纯样品的熔点（K）； R为气体常数； ΔHf为样品熔融热； x为杂质摩尔数； F为总样品在TS熔化的分数 1/F是曲线到达TS的部分面积 除以总面积的倒数
常用的参比物：α－Al2O3
（经1270K煅烧的高纯氧化铝粉， α－Al2O3晶型）
6、影响DTA曲线的操作因素
（1）加热速度 加热速度快，峰尖而窄，形状 拉长，甚至相邻峰重叠。 加热速度慢，峰宽而矮，形状 扁平，热效应起始温度超前。 常用升温速度：1-10K/min， 硅酸盐材料7－15K/min。
（3）反应动力学的研究 为动力学研究提供定量数据。
四、热重分析
热重分析（TGA）
Thermogravimetric Analysis
——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。 ——定量性强 。 ——静态法和动态法 。
热分析技术
和最终产物。
12
例：固体热分解反应：A（固）→B（固）＋C（气）的典型 热重曲线如图所示
失重百分数为：
W0
（W0－W1）/W0×100%
W1
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举例：PET （聚对苯二甲酸类塑料）的热分解
14
4.2、微商热重曲线(DTG曲线)：
试样质量变化率与温度或时间的关系曲线。
纵坐标：dW／dt(或dW／dT)---从上到下减少 横坐标：温度或时间---自左至右增加
3 示差扫描量热分析法 DSC
(Differential Scanning Calorimetry)
6
二、 热重法 (Thermo-gravimetry，TG)
1.定义
在程序控温下，测量物质的质量与温度或时间的关系
的方法，通常是测量试样的质量变化与温度的关系。
控温方法：升温法、恒温法
升温法：动态法
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6、差热分析的应用
（1）推测材料的分解过程 例1．从热分析曲线推测NH4VO3的分解过程 在所示温度范围内发生了两次热
分解反应，并且都为吸热反应。
两次热分解反应对应的热失重量
分别为14％和22％，并由此推测两
次热分解反应的产物中都有气相的
逸出从而使重量减轻。
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NH4VO3的分子量为117：
9
10
4. 热重分析曲线 TG曲线：
一次微分
曲线(TG曲线)： 质量变化对温度的关系曲线
纵坐标：重量 ---由上到下质量减少
横坐标：温度或时间 ---从左到右增加
热重曲线中，水平部分表示重量恒定，曲线斜率发生变化
的部分表示重量的变化 根据热重曲线上各步失重量可以简便地计算出各步的失重 分数，从而判断试样的热分解机理和各步的分解产物。 还可看出热稳定性温度区，反应区，反应所产生的中间体
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热分析技术发展历史
热分析方法是仪器分析方法之一，它与紫外分光光度法、红外光谱分析法、原子吸收光谱法、核磁共振波谱法、电子能谱分析法、扫描电子显微镜法、质谱分析法和色谱分析法等相互并列和互为补充的一种仪器分析方法。
热分析技术是在程序温度(指等速升温、等速降温、恒温或步级升温等)控制下测量物质的物理性质随温度变化，用于研究物质在某一特定温度时所发生的热学、力学、声学、光学、电学、磁学等物理参数的变化。
由此进一步研究物质的结构和性能之间的关系；研究反应规律；制订工艺条件等。
最早发现的一种热分析现象是热失重，由英国人Edgwood在1786年研究陶瓷被土时首先观察到的，他注意到加热陶瓷粘土到达暗红色时有明显的失重，而在其前后的失重都极小．1887年法国的Le chatelie r使用了热电偶测量温度的方汰对试样进行升温或降温来研究粘土类矿物的热性能“MJ，获得了一系列粘土试样的加热和冷却曲线，根据这些曲线去鉴定一些g。
物试样。
此外，他使用了尚纯度物质(如水、硫、晒、金等)作为标准物质来标定温度。
为了提高仪器的灵敏度，以便观察粘土在某一特定温度时的吸热或放热现象，他采用了分别测显试样温度与参比物温度之差的差水法读得数据，第一次发表了最原始的差热曲线。
为此，人们公认他为差热分析技术的创始人。
1899年，英国人Robert s—Au sten改进了Le Chateli e r差温测量时的差示法，他把试样与参比物放在同一炉中加热或冷却，并采用两对热电偶反向串联，分别将热电偶插入试样和参比物中的测量方法，提高了仪器的灵敏度和重复性。
另一种重要的热分析方法是热重法．热重法使用的仪器热天平。
1915年日本的本多光太郎发明了第一台热天平。
由于当时的差热分析仪和热天平是极为粗糙的，重复性差、灵敏度低、分辨力也不高，因而很难推广。
所以，在一段很长时间内进展缓慢。
第二次世界大战后，由于仪器自动化程度的提高，热分析方法的普及，在四十年代末，美国的Leeds和NortL rup公司，开始制作了商品化电子管式的差热分析仪。
此后，也出现了商品化的热天平。
诚然，初期的热分析仪器体积庞大，价格昂贵，试样虽大。
在1955年以前，人们进行差热分析实验时，都是把热电偶直接插到试样和
参比物中测量温度和差热信号的，这样容易使热电偶被试样或试样分解出来的气体所污染、老化。
l 955年Boersma针对这种方法的缺陷提出了改进办法，即坩埚里面放试样或参比物，而坩埚的底壁与热电偶接触。
目前酌商品化差热分析仪都采用了这种办法。
七十年代末，英国Pe rkin—Elc r公司制成商品化的专用于热分析仪器方面的微处理机温度控制器，接着日本理学电机、第二精工舍、岛精、瑞士M ettle r、美国Du—Pont、法国Sct afam、德国Netzsck等公司相继制成了类似的产品。
在八十年代初各公司先后又把微型计算机用于热分析方面的数据处理，并制成商品化的热分析数据台。
随着电子技术的发展，特别是近代半导体器件、电子计算机技术和微处理机的发展。
自动记录、信号放大、程序温度控制和数据处理等智能化方面有了很大的改进和提高，使仪器酌精度、重复性、分辨力和自动数据处理装置大为改善和提高，操作也越来越方便，推动了热分析技术逐步向纵深方向发展。
应用也更为广泛。
从热分析技术的应用来看，十九世纪末到二十世纪初，差热分析法主要用来研究粘土、矿物以及金属合金方面。
到二十世纪中期，热分析技术才应用丁化学领域中，起初应用于无机物领域，而后才逐渐扩展到络合物、有机化合物和高分子领域中，现在．已成为研究高分子结构与性能关系的一个相当重要的工具。
在七十年代初，又开辟了对生物大分子和食品工业方而的研究。
从八十年代开始应用于胆固醇和前列腺结石的研究以及检测解毒药的毒家和两活性等。
现在，热分析技术已渗透到物理、化学、化工、石油、冶金、地质、建材、纤维、塑料、橡胶、有机、无机、低分子、高分子、食品、地球化学、生物化学等各个领域。
所以，有人说热分析技术并不是某一行业或几个行业专用的，几乎所有行业都可以用得上，这不是没有道理的。
因为，任何物质从超低温到题高温的程序湿度控制下，总是有热效应的，而且还不只一个这就成了表征物质变化过程的特征图谱。