TG-DSC综合热分析仪的利用

1、从TG-DSC综合热分析器的应用、非等温莫来石结晶形成动力学研究、1、热分析动力学基础、热动力学概念热分析实验技术的角度研究反应过程动力学的问题称为热分析动力学。 动力学的基本理论基于恒温过程和均相反应(如气相反应和液相反应)，但由于热分析技术具有快速、方便等一系列优点，许多学者利用该技术获得了动力学参数。 近年来，将恒温均相动力学推广到非恒温非均相反应的研究报告很多。 直到今天，非恒温过程动力学的研究继续向纵深方向发展。 953韩建俊，仁宁， Bai.non-isionthemarthermalthecodecomportiverinitionkineticsofthemagesiumoxa

2、latedihydrate j .chinesejournalofchemistry 2000 可以由热重量分析(TG )中的质量、扫描热量热法(DSC )中的热焓、高温衍射中的衍射强度等求出动力学参数。 TG法是最常用的方法，但也有使用差示热分析法(DTA )和差示扫描热量法(DSC )求出动力学参数的情况。 这两种方法从热变化的角度研究动力学问题。 这具有在某些反应中没有质量变化，仅在有热变化的情况下(例如莫来石结晶、尖晶石的形成、金属材料的相变化等)，热重量法无法代替的优点。 2、固相反应动力学方程式，在常见的固相反应中，反应方程式，其反应速度为微分形式：积分形式：式中：t时物质a反应的

3、分数； t时间k-反应速度常数f()的反应机构函数的微分形式G()反应机构函数的积分形式。 因为、f()和G()分别是机械函数的微分形式和积分形式，所以k和反应温度t (绝对温度)的关系可以用著名的Arrhenius方程式表示e表观活化能r公共气体常数。 以上方程式是在等温条件下导出的，在非等温条件下，有式中： T0DSC曲线偏离基线起点温度(k )的关系式-加热速度(Kmin-1 )。 得到了不均匀相系统在等温和非等温条件下的两个常用动力学方程式：等温、非等温、动力学研究的最终目的是求出能够描述某一反应的上述方程式中的“动力学三因子”(kinetics triplet )、e、a、f ()。

4、 3、当Kissinger法、Kissinger法求解动力学方程式时，若设反应机构函数，则动力学方程式画出该方程式对应的热分析曲线，对上式的两边进行微分，上式(1)、Kissinger法在DSC(DTA )的顶点产生最大反应速度若T=Tp将上述边界条件代入式(1)，则由于、Kissinger研究的结果无关，将其值被认为几乎等于1，所以将其线性导数为0，对应的温度为Tp，边界条件从式(2)、(2)、(3)变换为如果对相同的试料以不同的升温速度进行DSC或DTA实验，则得到几条DSC(DTA )曲线，与此相对应地决定山顶温度TP，根据直线、直线的斜率求出Ek，根据切片求出Ak。，此外，Kissin

5、ger在由DSC或DTA峰前后缘的拐点处的切线和与横轴平行的任意直线构成的三角形中，将底边被截断得较高的两条线段的比例作为该峰的“峰指数(峰指数是峰的不对称性的指标)”。 指出、反应级数n和峰值指数有以下关系式：(5)、4、实践、实验用的原料是中国湖南辰溪氧化铝矿，其化学成分为： SiO 2，21.85 %； al2o3、58.25； TiO 2，1.85 %； I.L，15.71%。 其物相组成为高岭土、水铝石和水铝石。用一定的工艺将氧化铝细粉碎至粒径不足0.043mm，以水作为粘合剂制作20mm10mm的试样，在11024h下充分干燥后，用德国缓和公司Netzsch STA-449C同步综

6、合热分析仪，分别以5/min、10。 进行min的非恒温TG-DSC热分析，测定条件为空气气氛，实验中每次采集(8.50.2mg )样品，均匀分布于Al2O3坩埚中，温度范围为301200。 4.1升温速度和试料的DSC-TG曲线形状、同步综合热分析计的TG-DSC曲线如图1 图4所示。 可知，升温速度不同的话，相同的试料的DSC-T曲线形状不同。 随着升温速度的增加，DSC曲线上的吸热峰值和散热峰值不断向高温方向移动，散热峰值右侧的曲线逐渐上升。 这是因为，升温速度越增加，dH/dT就越大，也就是说，每单位时间产生的热效应就越大，产生的温度差也越大，峰值就越高，升温速度就越大，因此，热惯性也

7、变大，山顶温度也变高。 另外，曲线的形状也有很大的变化。 从图1、图2、图3、图4、物理化学的知识来看，物质挥发和分解伴随吸热过程，化合反应伴随发热过程。 在400600的温度范围内发生比较激烈的物理和化学变化，容易挥发的物质逃逸，在DSC曲线上形成吸热峰值和TG曲线上形成失重的征兆。 能量变化剧烈，重量变化微弱，是物质发生化合反应、结晶形变化的征兆。 因此，DSC曲线上唯一9801002C之间的发热峰值可以判断为莫来石化时形成的发热峰值。 4.2一次莫来石结晶形成动力学参数，从图14中提取9501050C区间的DSC-T曲线，得到图2所示的局部DSC-T曲线，从而得到Kissinger方程式的顶点温度Tp，得到5K/min、10K/min、15K/min 、和图5可以通过工作获得拟合曲线。 请计算这个拟合曲线作成。 通过线性拟合曲线的截距和斜率分析Kissinger方程的Ek和图5的峰值，可以得到图5的DSC发热峰值的峰值指数，利