1、熱分析熱分析 thermal analysis什么是什么是 熱分析？熱分析？熱分析的熱分析的主要方法主要方法熱分析的熱分析的儀器儀器熱分析曲線圖和數(shù)據(jù)集熱分析熱重法差熱分析程序溫度下，測(cè)物質(zhì)和參比物的溫度差與溫度關(guān)系的技術(shù)什么是什么是熱分析？熱分析？thermal analysis程序溫度下，測(cè)物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度關(guān)系的一類(lèi)技術(shù) 只要將總定義中的物理性質(zhì)代換成諸如質(zhì)量、溫差等物理量，就很容易得到各種熱分析方法的定義程序溫度下，測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的技術(shù)簡(jiǎn) 介差熱分析、差示掃描量熱分析、熱重分析和機(jī)械熱分析是熱分析的四大支柱；應(yīng)用：用于研究物質(zhì)的物理現(xiàn)象，如晶形轉(zhuǎn)變、融化、升華、吸附等； 化

2、學(xué)現(xiàn)象，如脫水、分解、氧化、還原等，幾乎在所有自然科學(xué)中得到應(yīng)用；不僅可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量分析，而且從材料不僅可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量分析，而且從材料的研究和生產(chǎn)角度來(lái)看，既可以為新材料的研制提的研究和生產(chǎn)角度來(lái)看，既可以為新材料的研制提供熱性能數(shù)據(jù)，又可達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)、控制產(chǎn)品質(zhì)量供熱性能數(shù)據(jù)，又可達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)、控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。的目的。熱分析技術(shù)分類(lèi)熱分析技術(shù)分類(lèi)原理原理儀器儀器應(yīng)用應(yīng)用差熱法 DTADifferential thermal analysis差熱分析儀差熱分析儀1 1、差熱分析儀及其測(cè)量曲線的形成：、差熱分析儀及其測(cè)量曲線的形成：差熱分析儀由加熱爐、樣品支持器、差熱分析

3、儀由加熱爐、樣品支持器、溫差熱電偶、程序溫度控制單元和溫差熱電偶、程序溫度控制單元和記錄儀組成。記錄儀組成。試樣和參比物處在加試樣和參比物處在加熱爐中相等溫度條件下，溫差熱電熱爐中相等溫度條件下，溫差熱電偶的兩個(gè)熱端，其一端與試樣容器偶的兩個(gè)熱端，其一端與試樣容器相連，另一端與參比物容器相連，相連，另一端與參比物容器相連，溫差熱電偶的冷端與記錄儀表相連溫差熱電偶的冷端與記錄儀表相連。原理原理thermal analysis恒定加熱速率時(shí)，測(cè)樣品溫度的變化速率通常T穩(wěn)速上升，熔化或吸/放熱反應(yīng)T平臺(tái)參比物：在所測(cè)范圍內(nèi)不發(fā)生任何熱效應(yīng)記錄樣品與參比物之間的溫差A(yù)l2O3儀器儀器thermal a

4、nalysis樣品參比物電熱絲熱電偶金屬5.2差熱分析5.1.1差熱分析的基本原理5.2差熱分析5.2.1差熱分析的基本原理2、差熱分析的基本理論 H=KS 差熱曲線的峰谷面積S和反應(yīng)熱效應(yīng)H成正比，反應(yīng)熱效應(yīng)越大，峰谷面積越大。 具有相同熱效應(yīng)的反應(yīng)，傳熱系數(shù)K越小，峰谷面積越大，靈敏度越高。5.2差熱分析5.2.1差熱分析的基本原理溫差溫度典型的典型的DTA曲線曲線thermal analysis基線、峰、峰寬、峰高、峰面積?；€、峰、峰寬、峰高、峰面積。反應(yīng)前基線低于反應(yīng)反應(yīng)前基線低于反應(yīng)后基線，表明反應(yīng)后后基線，表明反應(yīng)后試樣熱容減小。試樣熱容減小。 反應(yīng)前基線高于反應(yīng)反應(yīng)前基線高于反

5、應(yīng)后基線，表明反應(yīng)后后基線，表明反應(yīng)后試樣熱容增大。試樣熱容增大。 用相同質(zhì)量的試樣和升溫速度對(duì)不同粒度的膽礬進(jìn)用相同質(zhì)量的試樣和升溫速度對(duì)不同粒度的膽礬進(jìn)行研究行研究(如圖如圖)。說(shuō)明。說(shuō)明顆粒大小顆粒大小影響反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散影響反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散速度，過(guò)大的顆粒和過(guò)小的顆粒都可能導(dǎo)致反應(yīng)溫速度，過(guò)大的顆粒和過(guò)小的顆粒都可能導(dǎo)致反應(yīng)溫度改變，相鄰峰谷合并，分辨率下降。度改變，相鄰峰谷合并，分辨率下降。試樣用量多，熱效應(yīng)大，峰頂溫度滯后，容試樣用量多，熱效應(yīng)大，峰頂溫度滯后，容易掩蓋鄰近小峰谷。易掩蓋鄰近小峰谷。試樣用量試樣用量的多少與顆的多少與顆粒大小對(duì)粒大小對(duì)DTA曲線有曲線有著類(lèi)似的影響，試樣

6、著類(lèi)似的影響，試樣用量多，放熱效應(yīng)大，用量多，放熱效應(yīng)大，峰頂溫度滯后，容易峰頂溫度滯后，容易掩蓋鄰近小峰谷，特掩蓋鄰近小峰谷，特別是對(duì)在反應(yīng)過(guò)程中別是對(duì)在反應(yīng)過(guò)程中有氣體放出的熱分解有氣體放出的熱分解反應(yīng)。反應(yīng)。結(jié)晶度:有人研究了試樣的結(jié)晶度對(duì)DTA曲線的影響。發(fā)現(xiàn)結(jié)晶度不同的高嶺土的脫水吸熱峰面積隨樣品結(jié)晶度的減小而減小，隨結(jié)晶度的增加，峰形更尖銳。通常也不難看出，結(jié)晶良好的礦物，其結(jié)構(gòu)水的脫水溫度相應(yīng)要高些。純度：天然礦物都含有各種各樣的雜質(zhì)，含有雜質(zhì)的礦物和純礦物比較，其DTA曲線的形態(tài)和溫度都可能不同。離子取代：離子取代：物質(zhì)中物質(zhì)中某些離子被其它離某些離子被其它離子取代時(shí)，可使子取

7、代時(shí)，可使DTA曲線的峰谷形曲線的峰谷形態(tài)和溫度發(fā)生變化。態(tài)和溫度發(fā)生變化。合適過(guò)快升溫速度的快慢對(duì)差熱曲線升溫速度的快慢對(duì)差熱曲線的基線、峰形和溫度都有明的基線、峰形和溫度都有明顯的影響。顯的影響。a、升溫越快，導(dǎo)致熱焓變、升溫越快，導(dǎo)致熱焓變化越快，更多的反應(yīng)將發(fā)生化越快，更多的反應(yīng)將發(fā)生在相同的時(shí)間間隔內(nèi)，峰的在相同的時(shí)間間隔內(nèi)，峰的高度，峰頂或溫差將會(huì)變大，高度，峰頂或溫差將會(huì)變大，因而出現(xiàn)尖銳而狹窄的峰因而出現(xiàn)尖銳而狹窄的峰。(5)爐內(nèi)氣氛:爐內(nèi)氣氛對(duì)碳酸鹽、硫化物、硫酸鹽等類(lèi)礦物加熱過(guò)程中的行為有很大影響，某些礦物試樣在不同的氣氛控制下會(huì)得到完全不同的DTA曲線。試驗(yàn)表明，爐內(nèi)氣氛

8、的氣體與礦物試樣熱分解產(chǎn)物一致，那么分解反應(yīng)所產(chǎn)生的起始、終止和峰頂溫度增高。 試樣的裝填疏密，試樣的裝填疏密，即試樣的堆積方即試樣的堆積方式，決定著試樣體積的大小。式，決定著試樣體積的大小。 在試樣用量、顆粒度相同的情況下在試樣用量、顆粒度相同的情況下裝填疏密不同也影響著產(chǎn)物的擴(kuò)散速度和裝填疏密不同也影響著產(chǎn)物的擴(kuò)散速度和試樣的傳熱快慢，因而影響試樣的傳熱快慢，因而影響DTADTA曲線的形曲線的形態(tài)。態(tài)。 因此裝填要求：薄而均勻因此裝填要求：薄而均勻 試樣和參比物的裝填情況一致試樣和參比物的裝填情況一致通常氣氛控制有兩種形式：通常氣氛控制有兩種形式：一種是一種是靜態(tài)靜態(tài)氣氛氣氛，一般為封閉系

9、統(tǒng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)，一般為封閉系統(tǒng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，樣品上空逐漸被分解出來(lái)的氣體所行，樣品上空逐漸被分解出來(lái)的氣體所包圍，將導(dǎo)致反應(yīng)速度減慢，反應(yīng)溫度包圍，將導(dǎo)致反應(yīng)速度減慢，反應(yīng)溫度向高溫方向偏移。向高溫方向偏移。另一種是動(dòng)態(tài)氣氛，另一種是動(dòng)態(tài)氣氛，氣氛流經(jīng)試樣和參比物，分解產(chǎn)物所產(chǎn)氣氛流經(jīng)試樣和參比物，分解產(chǎn)物所產(chǎn)生的氣體不斷被動(dòng)態(tài)氣氛帶走，只要控生的氣體不斷被動(dòng)態(tài)氣氛帶走，只要控制好氣體的流量就能獲得重現(xiàn)性好的實(shí)制好氣體的流量就能獲得重現(xiàn)性好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)結(jié)果。除上面討論的諸因素影響差熱曲除上面討論的諸因素影響差熱曲線外，量程、紙速的改變也可改線外，量程、紙速的改變也可改變差熱曲線的形態(tài)。變

10、差熱曲線的形態(tài)。利用利用DTA來(lái)研究物質(zhì)的變化，首先要對(duì)來(lái)研究物質(zhì)的變化，首先要對(duì)DTA曲線上每一個(gè)峰谷進(jìn)行解釋?zhuān)锤€上每一個(gè)峰谷進(jìn)行解釋?zhuān)锤鶕?jù)物質(zhì)在加熱過(guò)程中所產(chǎn)生峰谷的吸熱、據(jù)物質(zhì)在加熱過(guò)程中所產(chǎn)生峰谷的吸熱、放熱性質(zhì)，出峰溫度和峰谷形態(tài)來(lái)分析放熱性質(zhì)，出峰溫度和峰谷形態(tài)來(lái)分析峰谷產(chǎn)生的原因。峰谷產(chǎn)生的原因。復(fù)雜的礦物通常具有復(fù)雜的礦物通常具有比較復(fù)雜的比較復(fù)雜的DTA曲線，曲線，有時(shí)也許不能對(duì)所有有時(shí)也許不能對(duì)所有峰谷作出合理的解釋。峰谷作出合理的解釋。但每一種化合物的但每一種化合物的DTA曲線卻象曲線卻象“指紋指紋”一樣表征該化合物的一樣表征該化合物的特性。特性。在進(jìn)行較復(fù)雜的試

11、在進(jìn)行較復(fù)雜的試樣的樣的DTA分析時(shí)只分析時(shí)只要結(jié)合試樣來(lái)源，要結(jié)合試樣來(lái)源，考慮影響考慮影響DTA曲線曲線形態(tài)的因素，對(duì)比形態(tài)的因素，對(duì)比每一種物質(zhì)的每一種物質(zhì)的DTA“指紋指紋”，峰，峰谷的原因就不難解谷的原因就不難解釋。釋。 （1）礦物的脫水）礦物的脫水幾乎所有礦物都有脫水現(xiàn)象，脫水時(shí)產(chǎn)生吸熱幾乎所有礦物都有脫水現(xiàn)象，脫水時(shí)產(chǎn)生吸熱效應(yīng)，在效應(yīng)，在DTA曲線上表現(xiàn)為吸熱峰，在曲線上表現(xiàn)為吸熱峰，在1000以?xún)?nèi)都可能出現(xiàn)。脫水溫度及峰谷形態(tài)隨水的以?xún)?nèi)都可能出現(xiàn)。脫水溫度及峰谷形態(tài)隨水的類(lèi)型、水的多少和物質(zhì)的結(jié)構(gòu)而異。類(lèi)型、水的多少和物質(zhì)的結(jié)構(gòu)而異。普通吸附水的脫水溫度為普通吸附水的脫水溫度

12、為100-110。存在于。存在于層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)層中的層間水或膠體礦物中的層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)層中的層間水或膠體礦物中的膠體水在膠體水在400oC以?xún)?nèi)脫出，但多數(shù)在以?xún)?nèi)脫出，但多數(shù)在200-300oC以?xún)?nèi)脫出，只有架狀結(jié)構(gòu)中的水才在以?xún)?nèi)脫出，只有架狀結(jié)構(gòu)中的水才在400oC左右大量脫出。左右大量脫出。存在于礦物晶格中的結(jié)晶水溫度可以很低，但存在于礦物晶格中的結(jié)晶水溫度可以很低，但在在500oC以?xún)?nèi)都存在，其特點(diǎn)是分階段脫水，以?xún)?nèi)都存在，其特點(diǎn)是分階段脫水，DTA曲線上有明顯的階段脫水峰。曲線上有明顯的階段脫水峰。結(jié)構(gòu)水一般在結(jié)構(gòu)水一般在450 以上才能脫出。以上才能脫出。（2）礦物分解放出氣體吸熱（3

13、）氧化反應(yīng)放熱（4）非晶態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)物質(zhì)放熱（5）晶型轉(zhuǎn)變由低溫變體向高溫變體轉(zhuǎn)變吸熱，非平衡態(tài)晶體的轉(zhuǎn)變放熱。峰谷產(chǎn)生的原因高鋁水泥水化曲高鋁水泥水化曲線線 99：脫去游離脫去游離水和水和C-S-H凝膠脫凝膠脫水的吸熱峰水的吸熱峰 262 ：等軸晶：等軸晶系的脫水吸熱峰系的脫水吸熱峰01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 0-2024681 0 碲酸鹽玻璃差熱分析譜碲酸鹽玻璃差熱分析譜玻璃化溫度析晶溫度還原氣氛正常氣氛晶化與核化晶化與核化轉(zhuǎn)變溫度與晶化溫度核化溫度核化溫度：接近：接近Tg溫度溫度而低于膨脹軟化點(diǎn)。而低于膨脹軟化點(diǎn)。 晶化溫度晶化溫度：放熱峰上

14、升：放熱峰上升點(diǎn)至峰頂溫度范圍。點(diǎn)至峰頂溫度范圍。核化峰不明顯，且與晶核化峰不明顯，且與晶化峰分開(kāi)較大，結(jié)晶較化峰分開(kāi)較大，結(jié)晶較細(xì)，可一步法析晶細(xì)，可一步法析晶 核化峰和晶化放熱峰較核化峰和晶化放熱峰較明顯明顯,典型微晶玻璃差熱典型微晶玻璃差熱曲線，可采用二步法曲線，可采用二步法晶化放熱峰顯著，但在晶化放熱峰顯著，但在其峰前有一較大的吸熱其峰前有一較大的吸熱峰（軟化變形），制品峰（軟化變形），制品易變形，結(jié)晶能力不好，易變形，結(jié)晶能力不好，性能不優(yōu)良。性能不優(yōu)良。晶化放熱峰明顯，且有晶化放熱峰明顯，且有兩個(gè)以上的放熱峰，如兩個(gè)以上的放熱峰，如核化峰不明顯，可采取核化峰不明顯，可采取一步法工藝

15、；如核化峰一步法工藝；如核化峰明顯，可采用二步法處明顯，可采用二步法處理工藝，制品多為多晶理工藝，制品多為多晶微晶玻璃微晶玻璃表表2 差熱分析中產(chǎn)生放熱峰和吸熱峰的大致原因差熱分析中產(chǎn)生放熱峰和吸熱峰的大致原因種類(lèi)：按測(cè)量方式分功率補(bǔ)償型差示掃種類(lèi)：按測(cè)量方式分功率補(bǔ)償型差示掃描量熱法和熱流型差示掃描量熱法。描量熱法和熱流型差示掃描量熱法。1、功率補(bǔ)償型差示掃描量熱、功率補(bǔ)償型差示掃描量熱法法采用零點(diǎn)平衡原理。采用零點(diǎn)平衡原理。試樣和參試樣和參比物具有獨(dú)立的加熱器和傳感比物具有獨(dú)立的加熱器和傳感器。即在試樣和參比物容器下器。即在試樣和參比物容器下各裝有一組補(bǔ)償加熱絲。各裝有一組補(bǔ)償加熱絲。例如

16、，試樣吸熱，補(bǔ)償系統(tǒng)流例如，試樣吸熱，補(bǔ)償系統(tǒng)流入試樣側(cè)熱絲的電流增大，試入試樣側(cè)熱絲的電流增大，試樣放熱，補(bǔ)償系統(tǒng)流入?yún)⒈任飿臃艧幔a(bǔ)償系統(tǒng)流入?yún)⒈任飩?cè)熱絲的電流增大，直至試樣側(cè)熱絲的電流增大，直至試樣和參比物二者的熱量平衡，溫和參比物二者的熱量平衡，溫差消失。差消失。整個(gè)儀器由兩個(gè)控制系整個(gè)儀器由兩個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，其中一個(gè)統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，其中一個(gè)控制溫度，使試樣和參控制溫度，使試樣和參比物在預(yù)定速率下升溫比物在預(yù)定速率下升溫或降溫，另一個(gè)控制系或降溫，另一個(gè)控制系統(tǒng)用于補(bǔ)償試樣和參比統(tǒng)用于補(bǔ)償試樣和參比物之間所產(chǎn)生的溫差，物之間所產(chǎn)生的溫差，即當(dāng)試樣由于熱反應(yīng)而即當(dāng)試樣由于熱反應(yīng)而出現(xiàn)溫差

17、時(shí)，通過(guò)補(bǔ)償出現(xiàn)溫差時(shí)，通過(guò)補(bǔ)償控制系統(tǒng)使流入補(bǔ)償熱控制系統(tǒng)使流入補(bǔ)償熱絲的電流發(fā)生變化。絲的電流發(fā)生變化。2、熱流型差示掃描量熱法、熱流型差示掃描量熱法熱流式和熱通量式，都是采用熱流式和熱通量式，都是采用DTA原理原理的量熱法的量熱法注意注意：隨試樣溫度升高，試樣與周?chē)h(huán)境溫差變?cè)酱?，隨試樣溫度升高，試樣與周?chē)h(huán)境溫差變?cè)酱?，造成量熱損失，使測(cè)量精度下降，因而造成量熱損失，使測(cè)量精度下降，因而DSC的測(cè)溫范的測(cè)溫范圍通常低于圍通常低于800 定義：差示掃描量熱分析定義：差示掃描量熱分析(DSC)是在程是在程序控制溫度下，測(cè)量輸給試樣和參比物序控制溫度下，測(cè)量輸給試樣和參比物的能量差隨溫度或時(shí)

18、間變化的一種技術(shù)。的能量差隨溫度或時(shí)間變化的一種技術(shù)。DSC與與DTA比較，在差熱分析中試樣發(fā)生比較，在差熱分析中試樣發(fā)生熱效應(yīng)時(shí)，試樣的實(shí)際溫度已不是程序升熱效應(yīng)時(shí)，試樣的實(shí)際溫度已不是程序升溫所控制的溫度（如在升溫時(shí)試樣由于吸溫所控制的溫度（如在升溫時(shí)試樣由于吸熱而一度停止升溫），熱而一度停止升溫），試樣本身在發(fā)生熱試樣本身在發(fā)生熱效應(yīng)時(shí)的升溫速度是非線性的。效應(yīng)時(shí)的升溫速度是非線性的。而且在發(fā)生熱效應(yīng)時(shí)，而且在發(fā)生熱效應(yīng)時(shí)，試樣與參比物及試試樣與參比物及試樣周?chē)沫h(huán)境有了較大的溫差樣周?chē)沫h(huán)境有了較大的溫差，它們之間，它們之間會(huì)進(jìn)行熱傳遞，降低了熱效應(yīng)測(cè)量的靈敏會(huì)進(jìn)行熱傳遞，降低了熱效應(yīng)

19、測(cè)量的靈敏度和精確度。度和精確度。差示掃描量熱分析克服了差熱分析的這個(gè)缺點(diǎn)，試樣的吸、放熱量能及時(shí)得到應(yīng)有的補(bǔ)償，同時(shí)試樣與參比物之間的溫度始終保持相同，無(wú)溫差、無(wú)熱傳遞，使熱損失少，檢測(cè)信號(hào)大。故而差示掃描量熱分析在檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)精確度上都要優(yōu)于差熱分析。DSC的另一個(gè)突出的特點(diǎn)是DSC曲線離開(kāi)基線的位移代表試樣吸熱或放熱的速度，是以mJ/s為單位來(lái)記錄的，DSC曲線所包圍的面積是H的直接度量。dtdtdHHdtdtdHH稱(chēng)量法：稱(chēng)量法： 誤差誤差 2%以?xún)?nèi)。以?xún)?nèi)。 數(shù)格法：數(shù)格法： 誤差誤差 2%4%。 用求積儀：誤差用求積儀：誤差 4%。 計(jì)算機(jī)：計(jì)算機(jī)： 誤差誤差 05%。TS為樣品

20、瞬時(shí)的溫度為樣品瞬時(shí)的溫度（K）；）； T0為純樣品的熔點(diǎn)為純樣品的熔點(diǎn)（K）；）； R為氣體常數(shù)；為氣體常數(shù)； Hf為樣品熔融熱；為樣品熔融熱； x為雜質(zhì)摩爾數(shù)；為雜質(zhì)摩爾數(shù)； F為總樣品在為總樣品在TS熔化熔化的分?jǐn)?shù)的分?jǐn)?shù) 1/F是曲線到達(dá)是曲線到達(dá)TS的部的部分面積除以總面積的分面積除以總面積的倒數(shù)倒數(shù) FHxRTTTfS1200（2）比熱測(cè)定）比熱測(cè)定 式中，為熱流速率（式中，為熱流速率（Js-1）；）；m為樣品質(zhì)量（為樣品質(zhì)量（g）；）；CP為比熱（為比熱（Jg-1-1）；為程序升溫速率（）；為程序升溫速率（s-1） 利用藍(lán)寶石作為標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定。通過(guò)對(duì)比樣品和藍(lán)利用藍(lán)寶石作為標(biāo)準(zhǔn)樣品

21、測(cè)定。通過(guò)對(duì)比樣品和藍(lán)寶石的熱流速率求得寶石的熱流速率求得樣品的比熱。樣品的比熱。 （3）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究 為動(dòng)力學(xué)研究提供定量數(shù)據(jù)。為動(dòng)力學(xué)研究提供定量數(shù)據(jù)。dtdTmCdtdHp/)/(yymmCdtdHdtdHmCmCBPBBPBBPDSC曲線是在差示掃描量熱測(cè)量中記錄的以熱流率dH/dt為縱坐標(biāo)，以溫度或時(shí)間為橫坐標(biāo)的關(guān)系曲線。與差熱分析一樣，它也是基于物質(zhì)在加熱過(guò)程中物理、化學(xué)變化的同時(shí)伴隨有吸熱、放熱現(xiàn)象出現(xiàn)。因此DSC曲線的外貌與DTA曲線完全一樣。差示掃描量熱差示掃描量熱DSCDifferential scanning calorimetrythermal a

22、nalysis差示量熱計(jì)代替加熱爐樣品和參比物各自獨(dú)力加熱分析曲線與DTA相同，但更準(zhǔn)確產(chǎn)生溫差用繼電器啟動(dòng)功率補(bǔ)償，保持同溫應(yīng)用：測(cè)反應(yīng)焓、比熱應(yīng)用：觀察熔點(diǎn)降低，測(cè)高純有機(jī)物中雜質(zhì)差示掃描量熱差示掃描量熱DSCDifferential scanning calorimetrythermal analysisCuSO45H2ODSCDTA差示掃描量熱差示掃描量熱DSCDifferential scanning calorimetrythermal analysis有機(jī)物含量測(cè)定應(yīng)用醋氨酚(雜質(zhì)為4氨基酚)的DSC曲線熔化的峰溫、峰高均隨雜質(zhì)增多而降低據(jù)此可進(jìn)行純度測(cè)定典型的差示掃描量熱典型的

23、差示掃描量熱（DSC）曲線以熱流）曲線以熱流率（率（dH/dt）為縱坐標(biāo)、）為縱坐標(biāo)、以時(shí)間（以時(shí)間（t）或溫度）或溫度（T）為橫坐標(biāo)，即）為橫坐標(biāo)，即dH/dt-t（或（或T）曲線。）曲線。曲線離開(kāi)基線的位移曲線離開(kāi)基線的位移即代表樣品吸熱或放即代表樣品吸熱或放熱的速率（熱的速率（mJs-1），），而曲線中峰或谷包圍而曲線中峰或谷包圍的面積即代表熱量的的面積即代表熱量的變化。變化。因而因而差示掃描量熱法差示掃描量熱法可以直接測(cè)量樣品在發(fā)生物理或化學(xué)變化時(shí)的熱效應(yīng)。圖7 典型的DSC曲線圖圖8 BPS-1系列樣品的系列樣品的DSC曲線曲線 原理原理儀器儀器應(yīng)用應(yīng)用熱重法TGthermograv

24、imetryTG曲線定義：在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度定義：在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種方法。關(guān)系的一種方法。類(lèi)型：熱重分析包括靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。類(lèi)型：熱重分析包括靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。一、熱重分析的原理與儀器一、熱重分析的原理與儀器組成：精密天平和加熱爐組成：精密天平和加熱爐分類(lèi)：偏斜式和零點(diǎn)式分類(lèi)：偏斜式和零點(diǎn)式TG曲線儀器儀器thermal analysis記錄天平加熱爐(室溫-1000)程序控溫系統(tǒng)記錄儀應(yīng)用應(yīng)用thermal analysisCaC2O4H2OCaC2O4CaCO3CaO水合草酸鈣的TG曲線失H2O分解出CO分解出CO2應(yīng)用應(yīng)用thermal a

25、nalysis了解試樣的熱分解/反應(yīng)過(guò)程。如測(cè)結(jié)晶水等研究材料的熱穩(wěn)定性研究固相反應(yīng)和固氣之間的反應(yīng)測(cè)熔沸點(diǎn)利用熱分解或蒸發(fā)等，分析固體混合物應(yīng)用應(yīng)用thermal analysis五種高聚物的熱穩(wěn)定性TG曲線聚氯乙烯聚甲丙烯酸甲酯高壓聚乙烯聚四氟乙烯芳香聚四酰亞胺應(yīng)用應(yīng)用thermal analysis在分析化學(xué)中的應(yīng)用成分分析Ca2+,Mg2+混合物草酸鹽沉淀500 m1CaCO3+MgO900 m2CaO+MgO解方程組得兩者含量確定沉淀的灼燒溫度PbSO4840分解干燥100840選沉淀劑Al(OH)3轉(zhuǎn)Al2O3 氨水氨氣5001000選氨氣利于處理DTGthermal analys

26、is微商熱重法DTGdm/dt=f(T)曲線二階微商=0拐點(diǎn),失重速率最大儀器具備功能，峰面積與失重正比可以看出TG曲線上難看出的信息微商熱重法DTG鈣鍶鋇水合草酸鈣鍶鋇水合草酸DTG曲線曲線TG曲線曲線140,180,205三個(gè)峰不同溫度失水450一個(gè)峰同時(shí)失CO看不出熱重曲線和微商熱重曲線熱重曲線和微商熱重曲線(DTG)1、儀器因素、儀器因素（1）浮力與對(duì)流的影響）浮力與對(duì)流的影響（2）揮發(fā)物冷凝的影響）揮發(fā)物冷凝的影響（3）溫度測(cè)量的影響）溫度測(cè)量的影響熱重分析熱重分析(TG)影響熱重曲線的因素影響熱重曲線的因素2、實(shí)驗(yàn)因素、實(shí)驗(yàn)因素（1）升溫速）升溫速率率（2）氣氛）氣氛（3）紙速）紙

27、速3、試樣因素、試樣因素試樣的用量試樣的用量和粒度都可和粒度都可影響熱重曲影響熱重曲線線熱重分析的應(yīng)用熱重分析的應(yīng)用物質(zhì)的熱重曲線的每一個(gè)平臺(tái)都代表了該物質(zhì)確定物質(zhì)的熱重曲線的每一個(gè)平臺(tái)都代表了該物質(zhì)確定的質(zhì)量。因此，熱重分析方法的最大的特點(diǎn)就是定的質(zhì)量。因此，熱重分析方法的最大的特點(diǎn)就是定量性強(qiáng)。它能相當(dāng)精確地分析出二元或三元混合物量性強(qiáng)。它能相當(dāng)精確地分析出二元或三元混合物各組分的含量。各組分的含量。升溫速率對(duì)熱重曲線的影響升溫速率對(duì)熱重曲線的影響123：固）（固）（氣）： （固）（固）（氣）： （固）（氣）（固）（氣）ABCABCABCD(聚丙烯在空氣中和氮?dú)庵械木郾┰诳諝庵泻偷獨(dú)庵械?/p>

28、TG曲線曲線（6）紙速）紙速 走紙速度快，分辨率高。走紙速度快，分辨率高。 升溫速率升溫速率0.5-10/min時(shí)，時(shí)， 走紙速度走紙速度15-30cm/h。 a 過(guò)慢過(guò)慢 b 適宜適宜 c 過(guò)快過(guò)快 圖圖9為帶光敏元件的自為帶光敏元件的自動(dòng)記錄熱天平示意圖。動(dòng)記錄熱天平示意圖。天平梁傾斜（平衡狀天平梁傾斜（平衡狀態(tài)被破壞）由光電元態(tài)被破壞）由光電元件檢出，經(jīng)電子放大件檢出，經(jīng)電子放大后反饋到安裝在天平后反饋到安裝在天平梁上的感應(yīng)線圈，使梁上的感應(yīng)線圈，使天平梁又返回到原點(diǎn)。天平梁又返回到原點(diǎn)。 圖圖17-9 帶光敏元件的熱重法帶光敏元件的熱重法裝置裝置熱天平示意圖熱天平示意圖儀器儀器ther

29、mal analysis光源反射鏡記錄系統(tǒng)平衡點(diǎn)平衡重量調(diào)節(jié)裝置校準(zhǔn)重量樣品爐熱電偶熱天平的結(jié)構(gòu)圖10 聚酰亞胺在不同氣氛中的TG曲線圖圖17-11 鈣、鍶、鋇水合草酸鹽的鈣、鍶、鋇水合草酸鹽的TG曲線與曲線與DTG曲線曲線（a）DTG曲線；（曲線；（b）TG曲線曲線 一、熱膨脹法的基本原理一、熱膨脹法的基本原理熱膨脹法就是在程序控制溫?zé)崤蛎浄ň褪窃诔绦蚩刂茰囟认?，測(cè)量物質(zhì)的尺寸變化度下，測(cè)量物質(zhì)的尺寸變化與溫度關(guān)系的一種方法。與溫度關(guān)系的一種方法。二、熱膨脹儀及實(shí)驗(yàn)方法二、熱膨脹儀及實(shí)驗(yàn)方法熱膨脹儀按照位移檢測(cè)方法熱膨脹儀按照位移檢測(cè)方法可分為差動(dòng)變壓器檢測(cè)、光可分為差動(dòng)變壓器檢測(cè)、光電檢測(cè)

30、和激光干涉條紋檢測(cè)電檢測(cè)和激光干涉條紋檢測(cè)三種類(lèi)型。三種類(lèi)型。差動(dòng)變壓器檢測(cè)膨脹儀是一差動(dòng)變壓器檢測(cè)膨脹儀是一種天平式的膨脹儀，由加熱種天平式的膨脹儀，由加熱爐系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、氣爐系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、氣氛控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和記氛控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)組成。錄系統(tǒng)組成。線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)為溫度升高為溫度升高1時(shí)，時(shí)，沿試樣某一方向上的相對(duì)伸長(zhǎng)沿試樣某一方向上的相對(duì)伸長(zhǎng)(或或收縮收縮)量量 )/(0tll體膨脹系數(shù)體膨脹系數(shù)為溫度升為溫度升高高1時(shí)試樣體積膨脹時(shí)試樣體積膨脹(或收縮或收縮)的相對(duì)量的相對(duì)量 )/(0tVV三、熱膨脹法的應(yīng)用三、熱膨脹法的應(yīng)用熱膨脹法在陶瓷材料的研究中具熱膨脹法在陶瓷材料的研究中具有重要意義，研究和掌握陶瓷材有重要意義，研究和掌握陶瓷材料的各種原材料的熱膨脹性對(duì)確料的各種原材料的熱膨脹性對(duì)確定陶瓷材料合理的配方和燒成制定陶瓷材料合理的配方和燒成制度是至關(guān)重要的。度是至關(guān)重要的。高嶺石： 500收縮