热分析实验PPT演示课件

热重-差热分析联用法研究CuSO4.5H2O的脱水过程,武汉大学化学与分子科学学院2009，9，1,1,一、实验目的,熟悉热重和差热分析法的基本原理；掌握热重-差热分析联用的实验方法和数据处理方法；了解CuSO4.5H2O的脱水机理。,2,二、方法原理,热分析是一种非常重要的分析方法。它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种技术。,3,差热分析与差示扫描量热法(DTA,DSC)DSC204F1PhoenixDSC200PCPhoxDSC204HPDSC404CPegasusDTA404PCEos,热重分析法(TGA)TG209CIris,热机械分析法(TMA)TMA202、TMA402热膨胀法(DIL)DIL402C/DIL402PC动态热机械分析法(DMA242),测量物理与化学过程（相转变，化学反应等）产生的热效应;比热测量,测量由分解、挥发、气固反应等过程造成的样品质量随温度时间的变化,测量样品的维度变化、形变、粘弹性、相转变、密度等,热分析(TA),逸出气分析(EGAMS,FTIR),介电分析法(DEA)DEA230DEA231,测量介电常数、损耗因子、导电性能、电阻率（离子粘度）、固化指数（交联程度）等,导热系数仪热流法：HFM436系列激光闪射法:LFA427LFA447LFA457,4,热重分析法（TG）：基本概念,m质量变化dm/dt质量变化/分解的速率DTGTG曲线对时间坐标作一次微分计算得到的微分曲线DTG峰质量变化速率最大点，作为质量变化/分解过程的特征温度TonsetTG台阶的起始点，对分解过程可作为热稳定性的表征,热重分析法记录的是在程序温度(升/降/恒温)下样品的质量/质量变化随温度/时间的函数关系,5,TG曲线,图中所示的反应单从TG曲线上看，有点像一个单一步骤的过程,6,DTG曲线,但从微分（DTG）曲线则明显区分出分解分为两个相邻的阶段,DTG,7,Setaram-TG/DSC/DTA,8,STA449C同步测试TG/DSC或TG/DTA,9,PE-TG/DTA,10,热重分析仪（TG）原理图,11,NETZSCH热重分析仪：TG209CIris,气体出口,炉体,样品坩埚,样品热电偶,控制热电偶,辐射屏蔽,真空,样品气氛(1,2),恒温水浴,样品支架升降,真空密封外壳,微量天平系统,保护气氛,12,TG应用实例PET的热分解,13,TG应用范围,质量变化热稳定性分解温度组份分析脱水、脱氢腐蚀/氧化还原反应反应动力学,TG方法常用于测定：,14,差示扫描量热仪（DSC）原理图,在程序温度过程中，当样品发生热效应时，在样品端与参比端之间产生了温度差（热流差），通过热电偶对这一温度差（热流差）进行测定。,15,PE-DTA,16,DTA原理,DTA：测量样品与参考物之间的温度差，得到样品相变信息。,最早出现的定性差热方法（H与T不成比例）灵敏度低，基线重复性差参比端和样品端绝热，导致系统难以恢复热平衡，响应速度慢，峰分辨能力差（难以分辨温度接近的峰）不能精确测量比热绝大多数情况下已被DSC技术取代,DSC,17,差热曲线中的吸/放热峰是如何形成的?,在样品的熔融过程时，样品端的温度保持恒定，而此时参比端的温度仍在升高。以参比与样品的温度差对时间作图，就得到了差热曲线。,18,DSC曲线示例,根据DIN定义的吸热与放热峰,DSC信号,19,梅特列-DSC,20,PE-DSC,21,DSC200PCPhox,22,DSC200PCPhox,23,24,DSC200PCPhox-测量单元,25,NETZSCH差示扫描量热仪DSC204Phoenix,气体出口,空气冷却,保护气氛,参比,样品,热流传感器,炉腔(镀金),加热元件,吹扫气氛,液氮/气氮冷却,循环冷却,隔热部分,26,DSC204炉体特点,DSC204C的炉腔为镀金设计，耐腐蚀性强，寿命长（特别适用于O.I.T.测试）,DSC204炉腔俯视,27,DSC附件,为了适应千变万化的各种样品，避免样品与坩埚材料之间的不相兼容，配备了多种不同材质不同特点的坩埚。其中的几种坩埚图示如下：,28,DSC应用实例PET,无定形部分:玻璃化转变与冷结晶结晶部分:熔融,HeatFlowmW/mg,exo,Temperature/C,Glasstransitiononset:70.6Cmidpt.74.8Cdelcp:0.40J/(g*K),150.8C,Post-crystallizationarea:40.29J/g,255.5C,Meltingarea:40.29J/g,Sample:PETSamplemass:20.97mgCrucible:AlCoolingrate:10K/minAtmosphere:N2,29,DSC应用范围,DSC方法常用于测定：熔融温度与熔融热相转变温度与转变热相图结晶温度结晶度玻璃化转变温度比热反应动力学纯度,30,TG,DTG与DSC曲线比较,31,TG-DTG-DSC同步热分析,TG-DSC同步测量使我们能够区分DSC曲线上的热效应是由于样品的质量变化还是物理结构改变所引起。,上图中在DSC曲线上共有三个吸热峰。其中温度较低的两个相邻的大吸热峰与DTG曲线上的两个峰有很好的对应关系，是由于样品的分解所引起。温度较高的小吸热峰则在TG与DTG曲线上找不到任何对应关系，应由样品的相变所引起。,32,NETZSCH同步热分析仪STA449CJupiter,33,STA样品支架,34,DSC传感器与DTA传感器比较,两相比较，DSC传感器时间常数较短、灵敏度更高。DTA传感器则较为廉价，且允许的样品装载量较大。,35,几种DSC传感器（S,B,E与K型）比较,E型与K型DSC传感器的测量灵敏度非常高。S型与B型传感器则温度范围宽广、时间常数较短。,36,STA应用实例-Gibbsite,图中所测样品为水铝矿，620前的三个失重台阶分别为勃姆石的形成、水铝矿的脱水与勃姆石的脱水，在DSC曲线上相应地表现为三个强烈的吸热峰。620后的少量失重则为杂质的影响。,37,STA应用实例PET,图中使用高温同步热分析仪对PET材料进行了测量，其DSC曲线类似于单独DSC仪器测得的结果。TG曲线则在约100到320间额外示出了微量的失重效应。这一失重效应可能是由于添加剂的挥发所引起。,38,三、思考讨论题,何谓热分析和差热分析？由热分析可得到哪些信息？从差热分析可得到什么信息？,39,从热重法可得到什么信息？影响热重曲线的因素有哪