热分析方法
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质质量变化与温度的关系。
一般认为等温法比较准确，但由于比较费事，目 前采用得较少。Sorensen[1]提出准等温法 （Quasi-Isothermal），即在接近等温条件下研 究反应的进行过程，该法的优点是：
可精确测定反应温度；
相近的反应易于分开；
在一次扫描过程中可测出每个中间反应的动力学 数据。
另外，在程序控制温度方面已经研制出一种新 的控温办法。它是由炉膛内和加热炉丝附近的两 根热电偶进行控制的。这种温度控制可提供精确 而灵敏的温度程序。
目前，新型热重分析仪的灵敏度为0.1g。
NETZSCH TG 209 Technical Data
Weighing system
Weighing range: 500mg
利用热重法测定试样时，往往开始有一个很小的 重量变化，这是由试样中所存在的吸附水或溶剂
引起的。当温度升至T1，才产生第一步失重。第 一步失重量为W0-W1，其失重百分数为：
Ti——起始温度，即累积质量变化达到热天平可 以检测时的温度。
Tf——终止温度，即累积质量变化达到最大值时 的温度。
Tf-Ti——反应区间，起始温度与终止温度的温度 间隔。
TG曲线上质量基本不变的部分称为平台，如图23中的ab和cd。
从热重曲线可得到试样组成、热稳定性、热分解 温度、热分解产物和热分解动力学等有关数据。 同时还可获得试样质量变化率与温度或时间的关 系曲线，即微商热重曲线。
Resolution:
1μg
Sample weight: 1g max.(inclu. sample
crucible)
Heating system
Temperature range: (10)20-1000℃
Heating rate: 0.1-80K/min.
Cooling time: 10min.(1000℃ to 100℃)
Sample atmosphere
Vacuum: 10-2mbar
Static/dynamic: inert, reactive gases
(non-toxic, non-flammable, non-explodable),
forming gas
Gas change: via PC or manuablly
三．热重曲线的分析和计算方法[3，4]
由热重法记录的重量变化对温度的关系曲线称热 重曲线（TG曲线）。曲线的纵坐标为质量，横 坐标为温度。例如固体的热分解反应为：
A（固）
B（固）+ C（气）
（2-1）
其热重曲线如图2-3所示。
a A（固）b
E
B（固）
c
d
Ti Tf
T oC
图2-3 固体热分解反应的典型热重曲线
图2-4中TG曲线在A点和B点之间没有发生 重量变化,即试样是稳定的。在B点开始脱 水，曲线上呈现出失重，失重的终点为C点。 这一步的脱水反应为
CuSO4 5H2O
CuSO4 3H2O + 2H2O
(2-2)
在 该 阶 段 CuSO4·5H2O 失 去 两 个 水 分 子 。 在C点和D点之间试样再一次处于稳定状态。
现在大多数的热天平都是根据天平量的倾斜与重 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：
变位法 利用重量变化与天平梁的倾斜成正比关系， 直接用差动变压器检测。
零位法 由重量变化引起天平梁的倾斜，靠电磁作 用力使天平梁恢复到原来的平衡位置。所施加的 力与重量变化成正比，而这个力是与流过转换机 构线圈中的电流量成正比关系。天平梁的倾斜可 采用差动变压器或光电系统检测，并自动调节输 至线圈中的电流大小和方向。立式结构的热重分 析仪的示意图为图2-2。
因此，准等温法要比等温法简便，因为通常等温 法需要在较宽温度范围内进行实验。
在热重法中非等温法最为简便，所以采用得最多。 本章将主要讨论非等温热重法。
二．热重分析仪
热重分析仪的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 天平主要有立式和卧式两种结构，如 图2-1所示。
图2-1 热天平结构示意图 （a）立式； （b）卧式
下面以CuSO4·5H2O脱去结晶水的反应为例分析热 重法的基本原理和两种类型热重曲线之间的关系。
CuSO4·5H2O的热分解曲线如图2-4所示。
T1T2 T3 T4
W dW/dt
W0 A B
W1
CD
W2
EF
W3
200 300
(TG)
T oC
(DTG)
图2-4 CuSO4·5H2O的热重曲线
然后在D点进一步脱水，在D点和E点之间
脱掉两个水分子。在E点和F点之间生成了
稳定的化合物，从F点到G点开始脱掉最后
一个水分子。G点到H点的平台表示形成稳
定的无水化合物。
第二、三步脱水反应的方程式为：
CuSO4 H2O
CuSO4+ H2O
(2-4)
根据热重曲线上各平台之间的重量百年化，
可计算出试样各步的失重量。图中的纵坐标 通常表示： 质量或重量的标度； 总的失重百分数； 分解函数。
第六章 热分析方法
第二节 热重法
一．引言
热重法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，也是使用得最多、最广泛的 一种热分析之一，这说明了它在热分析技术中的 重要性。
热重法通常有下列两种类型： ①等温（或静态）热重法 在恒温下测定物质质量
变化与温度的关系。 ②非等温（或动态）热重法 在程序升温下测定物
图2-2 立式结构 的热重分析仪的 示意图 1. 光 源 ； 2. 光 阀 3.光电倍增管； 4.紧带 5.砝码； 6.磁铁； 7.反馈线圈； 8.天平梁； 9.试样盘； 10.加热炉； 11.热电偶； 12.温度调节器； 13.重量测量放大 器；记录装置。
近年来，在热天平的研制上取得了一定的进展。 除了在常压和真空条件下工作的热天平之外，还 研制出高压热天平，这种热天平不仅要求能承受 高温高压的结构材料，而且还要克服释放气体在 高压下对天平所产生的较大的浮力和对流。 Ghodsi等[2]设计出一种有两个对称盘的等温热 天平，该仪器所加压力高达5Mpa，温度可加热到 1000℃，并且能把气流的影响减小到很低。
一般认为等温法比较准确，但由于比较费事，目 前采用得较少。Sorensen[1]提出准等温法 （Quasi-Isothermal），即在接近等温条件下研 究反应的进行过程，该法的优点是：
可精确测定反应温度；
相近的反应易于分开；
在一次扫描过程中可测出每个中间反应的动力学 数据。
另外，在程序控制温度方面已经研制出一种新 的控温办法。它是由炉膛内和加热炉丝附近的两 根热电偶进行控制的。这种温度控制可提供精确 而灵敏的温度程序。
目前，新型热重分析仪的灵敏度为0.1g。
NETZSCH TG 209 Technical Data
Weighing system
Weighing range: 500mg
利用热重法测定试样时，往往开始有一个很小的 重量变化，这是由试样中所存在的吸附水或溶剂
引起的。当温度升至T1，才产生第一步失重。第 一步失重量为W0-W1，其失重百分数为：
Ti——起始温度，即累积质量变化达到热天平可 以检测时的温度。
Tf——终止温度，即累积质量变化达到最大值时 的温度。
Tf-Ti——反应区间，起始温度与终止温度的温度 间隔。
TG曲线上质量基本不变的部分称为平台，如图23中的ab和cd。
从热重曲线可得到试样组成、热稳定性、热分解 温度、热分解产物和热分解动力学等有关数据。 同时还可获得试样质量变化率与温度或时间的关 系曲线，即微商热重曲线。
Resolution:
1μg
Sample weight: 1g max.(inclu. sample
crucible)
Heating system
Temperature range: (10)20-1000℃
Heating rate: 0.1-80K/min.
Cooling time: 10min.(1000℃ to 100℃)
Sample atmosphere
Vacuum: 10-2mbar
Static/dynamic: inert, reactive gases
(non-toxic, non-flammable, non-explodable),
forming gas
Gas change: via PC or manuablly
三．热重曲线的分析和计算方法[3，4]
由热重法记录的重量变化对温度的关系曲线称热 重曲线（TG曲线）。曲线的纵坐标为质量，横 坐标为温度。例如固体的热分解反应为：
A（固）
B（固）+ C（气）
（2-1）
其热重曲线如图2-3所示。
a A（固）b
E
B（固）
c
d
Ti Tf
T oC
图2-3 固体热分解反应的典型热重曲线
图2-4中TG曲线在A点和B点之间没有发生 重量变化,即试样是稳定的。在B点开始脱 水，曲线上呈现出失重，失重的终点为C点。 这一步的脱水反应为
CuSO4 5H2O
CuSO4 3H2O + 2H2O
(2-2)
在 该 阶 段 CuSO4·5H2O 失 去 两 个 水 分 子 。 在C点和D点之间试样再一次处于稳定状态。
现在大多数的热天平都是根据天平量的倾斜与重 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：
变位法 利用重量变化与天平梁的倾斜成正比关系， 直接用差动变压器检测。
零位法 由重量变化引起天平梁的倾斜，靠电磁作 用力使天平梁恢复到原来的平衡位置。所施加的 力与重量变化成正比，而这个力是与流过转换机 构线圈中的电流量成正比关系。天平梁的倾斜可 采用差动变压器或光电系统检测，并自动调节输 至线圈中的电流大小和方向。立式结构的热重分 析仪的示意图为图2-2。
因此，准等温法要比等温法简便，因为通常等温 法需要在较宽温度范围内进行实验。
在热重法中非等温法最为简便，所以采用得最多。 本章将主要讨论非等温热重法。
二．热重分析仪
热重分析仪的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 天平主要有立式和卧式两种结构，如 图2-1所示。
图2-1 热天平结构示意图 （a）立式； （b）卧式
下面以CuSO4·5H2O脱去结晶水的反应为例分析热 重法的基本原理和两种类型热重曲线之间的关系。
CuSO4·5H2O的热分解曲线如图2-4所示。
T1T2 T3 T4
W dW/dt
W0 A B
W1
CD
W2
EF
W3
200 300
(TG)
T oC
(DTG)
图2-4 CuSO4·5H2O的热重曲线
然后在D点进一步脱水，在D点和E点之间
脱掉两个水分子。在E点和F点之间生成了
稳定的化合物，从F点到G点开始脱掉最后
一个水分子。G点到H点的平台表示形成稳
定的无水化合物。
第二、三步脱水反应的方程式为：
CuSO4 H2O
CuSO4+ H2O
(2-4)
根据热重曲线上各平台之间的重量百年化，
可计算出试样各步的失重量。图中的纵坐标 通常表示： 质量或重量的标度； 总的失重百分数； 分解函数。
第六章 热分析方法
第二节 热重法
一．引言
热重法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，也是使用得最多、最广泛的 一种热分析之一，这说明了它在热分析技术中的 重要性。
热重法通常有下列两种类型： ①等温（或静态）热重法 在恒温下测定物质质量
变化与温度的关系。 ②非等温（或动态）热重法 在程序升温下测定物
图2-2 立式结构 的热重分析仪的 示意图 1. 光 源 ； 2. 光 阀 3.光电倍增管； 4.紧带 5.砝码； 6.磁铁； 7.反馈线圈； 8.天平梁； 9.试样盘； 10.加热炉； 11.热电偶； 12.温度调节器； 13.重量测量放大 器；记录装置。
近年来，在热天平的研制上取得了一定的进展。 除了在常压和真空条件下工作的热天平之外，还 研制出高压热天平，这种热天平不仅要求能承受 高温高压的结构材料，而且还要克服释放气体在 高压下对天平所产生的较大的浮力和对流。 Ghodsi等[2]设计出一种有两个对称盘的等温热 天平，该仪器所加压力高达5Mpa，温度可加热到 1000℃，并且能把气流的影响减小到很低。