2.3 热重分析.ppt

1、第三节 热重分析,热重分析基本原理 热重曲线解析 TG/DTG曲线的应用 影响热重曲线的因素,第三节 热重分析,基本原理: 热重法是在程序温度控制下, 连续测量试样的质量随温度或时间变化的一种技术。这种技术常应用于物质的分解、升华、蒸发、氧化、还原、吸附和脱附等伴随有质量变化的过程。原理方框图如右所示：,第三节 热重分析,微量热天平的工作原理示意图,第三节 热重分析,热重曲线的解析 平台(Plateau), AB和CD段 起始温度(Ti) 终止温度(Tf) 反应区间(BC段), 从Ti到Tf 的温度间隔 阶梯(Step), BB段 (a).阶梯位置 -重量变化温区 (b).阶梯高度 - 重量变

2、化大小 (c).阶梯斜度 -重量变化或反应 速率,典型热重曲线,第三节 热重分析,微分热重法(DTG) TG的衍生技术, 即是由TG曲线对温度或时间进行微分而得到的曲线。在TG曲线上质量变化的每一个阶梯，在相应的DTG曲线上是以对应的峰的形式出现。,第三节 热重分析,TG/DTG曲线的应用: 确定化合物热分解或蒸发温区,烟酸(Nicotinic acid )的TG/DTG曲线,第三节 热重分析,确定化合物的结晶水含量和化合物的热分解机理,CaC2O4H2O的TG/DTG曲线,第三节 热重分析,影响热重曲线的因素 浮力的影响 任何物体在空中都要受周围气氛对它的影响，浮力大小与周围气氛的密度及温度

3、、物体本身的体积有关。 重量没有发生变化的情况下，由于温度升高样品好象增重了，这种现象称表观增重。 浮力的影响最好实际测定，其方法是在样品池内放一定重量的-Al203(DTA的参考物)升温到1000，由所测的TG曲线就可求得各温度下的表观增重量。作试样时把表观增重扣除，即得实际重量变化值。,第三节 热重分析,样品池和样品吊兰材料的影响 试样容器可以由多种材质制成，如铂、银、镍、铝等金属和石英、刚玉、玻璃等无机材料。它们适用的温度范围不同，导热和热辐射也有所不同。 热分析用的样品池和样品吊兰(包括吊丝)的材料要求对试样、中间产物、最终产物和周围气氛都是惰性的，即不能有反应活性也不能有催化活性。,

4、第三节 热重分析,挥发物的再冷凝问题 在热分析过程中样品逸出的挥发物有可能在热天平其它部件上冷凝。这不但污染了仪器，而且使测得的失重量偏低，当温度进一步上升后，这些冷凝物又再挥发造成假失重，使TG曲线变形，测定不准,也不能重复。通入流动气体可以解决此问题,第三节 热重分析,气氛的影响 一般认为，气体密度越大，浮力也越大，其表观增重也越明显，这是气氛影响的一个方面。 有些样品在空气中进行实验时有明显的增重现象，而在氮气中实验就不增重，这往往是由于样品被氧化的结果。 当试样有气体产物时，有时也要考虑到环境气氛对试样反应的影响。 在密封的样品皿中或在加压情况下，样品的分解温度也会明显增高。 在流动气

5、氛中进行实验时，要注意流速的稳定，流速的波动对TG曲线会有明显影响，流速的大小对微量热天平一般取30m1-60m1/分为宜。一般认为气流速度大对传热和逸出气体的扩散有利，使热分解温度降低。,第三节 热重分析,样品用量、粒度和装置情况的影响 样品用量多时，样品内部形成的温度梯度大，表面达到分解温度后而样品内部还要经较长时间才能达到分解温度，这种现象对导热性差的高分子试样尤其明显。 样品粒度对TG曲线的影响与DTA用量的影响相似，粒度越小，反应表面越大，反应更易进行，反应速度也越快，TG曲线的Ti和Tf都低，反应区间也窄。所以尽量用小颗粒试样。 样品的装填首先要求粒度均匀。紧装填对传热有利，但对逸出气体扩散不利。为了得到重复的结果要求每次装填情况一致。,第三节 热重分析,升温速率的影响 升温速率对TG曲线影响最大。升温速率越大温度滞后越严重，开始分解温度Ti和终止分解温度Tf偏高，