热重分析及差热分析
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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。
差热分析曲线
根据国际分析协会ICTA的规定，差热分析DTA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，将两者间的温度差对时间或温度作记录的方 法。从DTA获得的曲线试验数据是这样表示的：纵坐 标是试样与参比物的温度差ΔT，向上表示放热反应 ，向下表示吸热反应，横坐标为T（或t），从左到 右增加。
热分析需满足三个条件
1）测量的参数必须是一种“物理性质”，包括质量 、温度、热焓变化、尺寸、机械特性、声学特性、 电学及磁学特性等。 2）测量参数必须直接或者间接表示成温度的函数关 系。 3）测量必须在程序控制的温度下进行.
热分析法种类
物理性质
分析技术名称
1.质量
1）热重法 2）等压质量变化测定
DTA 8.电学特性 16)热电学法
9.磁学特性 17)热磁学法
简称 DSC
TMA DMA
热分析应用类型
1、成份分析：无机物、有机物、药物和高聚物的鉴别和分 析以及它们的相图研究。
2、稳定性测定：物质的热稳定性、抗氧化性能的测定等。
3、化学反应的研究：比如固-气反应研究、催化性能测定、 反应动力学研究、反应热测定、相变和结晶过程研究。
➢ 热天平是实现热重测量技术而制作的仪器，它是在普通 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
❖ 试样S与参比物R分别装在两个坩埚内。在坩埚 下面各有一个片状热电偶，这两个热电偶相互反
接。对S和R同时进行程序升温，当加热到某一温 度试样发生放热或吸热时，试样的温度TS会高于 或低于参比物温度TR产生温度差△T，该温度差 就由上述两个反接的热电偶以差热电势形式输给
差热放大器，经放大后输入记录仪，得到差热曲
4、材料质量测定：如纯度测定、物质的玻璃化转变和居里 点、材料的使用寿命测定。
5、材料的力学性质测定：抗冲击性能、粘弹性、弹性模量 、损耗指数和剪切模量等的测定。
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。
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。
➢ TG与DTG的测量都要依靠热天平。
温度变化关系的一种技术。 TG曲线记录的是质量-温度， 质量保留百分率-温度或失重百分率-温度的关系。
m = f ( T或t )
热重分析法包括静态法和动态法两种类型
❖ 静态法又分等压质量变化测定和等温质量变化测定两种。 ❖ 等压质量变化测定又称自发气氛热重分析，是在程序控制
温度下，测量物质在恒定挥发物分压下平衡质量与温度关 系的一种方法。该方法利用试样分解的挥发产物所形成的 气体作为气氛，并控制在恒定的大气压下测量质量随温度 的变化，其特点就是可减少热分解过程中氧化过程的干扰 。等温质量变化测定是指在恒温条件下测量物质质量与温
线，即DTA曲线。
热重分析法
❖ 分析原理 ❖ 仪器装置 ❖ 影响因素 ❖ 应用
基本原理
许多物质在加热或冷却过程中除了产生热效应外，往往有 质量变化，其变化的大小及出现的温度与物质的化学组成 和结构密切有关。因此利用在加热和冷却过程中物质质量 变化的特点，可以区别和鉴定不同的物质。 ❖ 热重分析法(TG):在程序控制温度下，测量物质的质量与
3)逸出气体检测
4)逸出气体分析 5)放射热分析
2.温度
6)热微粒分析 7)加热曲线测定
8)差热分析
简 称 物理性质
分析技术名称
TG
3.热焓
4.尺寸
9)差示扫描量热法 10)热膨胀法
EGD 5.力学特性 11)热机械分析
EGA
12)动态热机械分析
6.声学特性 13)热发声法
7.光学特性
14)热声学法 15)热光学法
热分析方法
一：热分析法概述 二：差热分析法（DTA) 三：热重法（TG）
热分热分析析法方法概是述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、 尺物寸质、在机温械度、变电化学过、程声中学，及常磁常学伴性随质宏等观。物理、化学等性 质的变化，宏观上的这些性质变化通常又与物质的组成和 微观结构相关联。通过测量和分析物质在加热或冷却过程 中的物理、化学性质的变化，可以对物质进行定性、定量 分析，从而实现对物质的结构鉴定，为新材料的研究和开 发提供热性能数据和精细结构信息。
❖ 动态法又称非等温热重法，分热重分析和微商热重分析。 热重和微商热重分析都是在程序升温的情况下，测定物质 质量变化与温度的关系。微商热重分析又称导数热重分析 （derivative thermogravimetry，DTG)，它是记录热重曲线 对温度或时间的一阶导数的一种技术。由于动态非等温热 重分析和微商热重分析简便实用，又利于与DTA 、DSC等 技术联用，因此广泛应用在热分析技术中。
❖ 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。
百度文库
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。
❖ 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。
dm/dt = f ( T或t )
不同点
TG与DTG：信号 处 理方式不同。 曲线：台阶与峰 形； 原理：共性。 DTG：分辨率提 高；信息多。
DTG曲线的优点
➢ 能度T准e和确反反应映终出止起温始度反T应f 。温度Ti，达到最大反应速率的温 ➢ 更能清楚地区分相继发生的热重变化反应，DTG比TG分
差热分析曲线
根据国际分析协会ICTA的规定，差热分析DTA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，将两者间的温度差对时间或温度作记录的方 法。从DTA获得的曲线试验数据是这样表示的：纵坐 标是试样与参比物的温度差ΔT，向上表示放热反应 ，向下表示吸热反应，横坐标为T（或t），从左到 右增加。
热分析需满足三个条件
1）测量的参数必须是一种“物理性质”，包括质量 、温度、热焓变化、尺寸、机械特性、声学特性、 电学及磁学特性等。 2）测量参数必须直接或者间接表示成温度的函数关 系。 3）测量必须在程序控制的温度下进行.
热分析法种类
物理性质
分析技术名称
1.质量
1）热重法 2）等压质量变化测定
DTA 8.电学特性 16)热电学法
9.磁学特性 17)热磁学法
简称 DSC
TMA DMA
热分析应用类型
1、成份分析：无机物、有机物、药物和高聚物的鉴别和分 析以及它们的相图研究。
2、稳定性测定：物质的热稳定性、抗氧化性能的测定等。
3、化学反应的研究：比如固-气反应研究、催化性能测定、 反应动力学研究、反应热测定、相变和结晶过程研究。
➢ 热天平是实现热重测量技术而制作的仪器，它是在普通 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
❖ 试样S与参比物R分别装在两个坩埚内。在坩埚 下面各有一个片状热电偶，这两个热电偶相互反
接。对S和R同时进行程序升温，当加热到某一温 度试样发生放热或吸热时，试样的温度TS会高于 或低于参比物温度TR产生温度差△T，该温度差 就由上述两个反接的热电偶以差热电势形式输给
差热放大器，经放大后输入记录仪，得到差热曲
4、材料质量测定：如纯度测定、物质的玻璃化转变和居里 点、材料的使用寿命测定。
5、材料的力学性质测定：抗冲击性能、粘弹性、弹性模量 、损耗指数和剪切模量等的测定。
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。
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。
➢ TG与DTG的测量都要依靠热天平。
温度变化关系的一种技术。 TG曲线记录的是质量-温度， 质量保留百分率-温度或失重百分率-温度的关系。
m = f ( T或t )
热重分析法包括静态法和动态法两种类型
❖ 静态法又分等压质量变化测定和等温质量变化测定两种。 ❖ 等压质量变化测定又称自发气氛热重分析，是在程序控制
温度下，测量物质在恒定挥发物分压下平衡质量与温度关 系的一种方法。该方法利用试样分解的挥发产物所形成的 气体作为气氛，并控制在恒定的大气压下测量质量随温度 的变化，其特点就是可减少热分解过程中氧化过程的干扰 。等温质量变化测定是指在恒温条件下测量物质质量与温
线，即DTA曲线。
热重分析法
❖ 分析原理 ❖ 仪器装置 ❖ 影响因素 ❖ 应用
基本原理
许多物质在加热或冷却过程中除了产生热效应外，往往有 质量变化，其变化的大小及出现的温度与物质的化学组成 和结构密切有关。因此利用在加热和冷却过程中物质质量 变化的特点，可以区别和鉴定不同的物质。 ❖ 热重分析法(TG):在程序控制温度下，测量物质的质量与
3)逸出气体检测
4)逸出气体分析 5)放射热分析
2.温度
6)热微粒分析 7)加热曲线测定
8)差热分析
简 称 物理性质
分析技术名称
TG
3.热焓
4.尺寸
9)差示扫描量热法 10)热膨胀法
EGD 5.力学特性 11)热机械分析
EGA
12)动态热机械分析
6.声学特性 13)热发声法
7.光学特性
14)热声学法 15)热光学法
热分析方法
一：热分析法概述 二：差热分析法（DTA) 三：热重法（TG）
热分热分析析法方法概是述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、 尺物寸质、在机温械度、变电化学过、程声中学，及常磁常学伴性随质宏等观。物理、化学等性 质的变化，宏观上的这些性质变化通常又与物质的组成和 微观结构相关联。通过测量和分析物质在加热或冷却过程 中的物理、化学性质的变化，可以对物质进行定性、定量 分析，从而实现对物质的结构鉴定，为新材料的研究和开 发提供热性能数据和精细结构信息。
❖ 动态法又称非等温热重法，分热重分析和微商热重分析。 热重和微商热重分析都是在程序升温的情况下，测定物质 质量变化与温度的关系。微商热重分析又称导数热重分析 （derivative thermogravimetry，DTG)，它是记录热重曲线 对温度或时间的一阶导数的一种技术。由于动态非等温热 重分析和微商热重分析简便实用，又利于与DTA 、DSC等 技术联用，因此广泛应用在热分析技术中。
❖ 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。
百度文库
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。
❖ 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。
dm/dt = f ( T或t )
不同点
TG与DTG：信号 处 理方式不同。 曲线：台阶与峰 形； 原理：共性。 DTG：分辨率提 高；信息多。
DTG曲线的优点
➢ 能度T准e和确反反应映终出止起温始度反T应f 。温度Ti，达到最大反应速率的温 ➢ 更能清楚地区分相继发生的热重变化反应，DTG比TG分