PDF《热重分析（TG）》

热重分析(TG) 4.

1概述 热重曲线(TG)如何表征? 失重起始点(温度) 失重终止点(温度) 热重分析的三个要素 程序温度变化(热作用)+固态或液态物质 质量变化(试样与参比物的质量差?) 伴随一定质量变化的物理或化学变化 1782年,英国瓷器制造者 J.Wedgwood首次报道了第 一条瓷土的重量随温度变 化的热重曲线 热重分析(TG) 质量变化测试 系统的分类 天平式 弹簧秤式 电子秤式 零位法 变位法 使用石英玻璃弹簧 压电陶瓷传感器 4.2分类 加热方式分类 静态法 动态法 试样在各给定的温度下加热至恒温, 然后按质量温度变化作图 在加热过程中连续升温和称重,按质 量温度变化作图 ? 优点:精度较高,能记录微小失重变化. ? 缺点:操作繁复,时间较长. ? 优点:能自动记录,可与差热分析法紧密配合,有利于对比分析. ? 缺点:对微小的质量变化灵敏度较低. 热重分析(TG) 4.3结构 光源 反射镜 记录系统 平衡点 平衡重量 调节装置 校准重量 样品 炉 热电偶 热重分析(TG) 4.4图谱分析 CaC2O4・ H2O CaC2O4 CaCO3 CaO 失H2O 分解出CO 分解出CO2 热重分析(TG) 从热重法可派生出微商热重(Derivative Thermogravimetry ),它是TG 曲线对温度(或时间)的一阶导数 质量分数 (%) 一阶导数 (%/min) A B C H G

100 80

60 40

20 0 Tp 1.0 C1.0 C3.0 C5.0 C7.0 C9.0 C11.0 TG曲线上质量基本不变的部分称为平台,两平台之间的部分称为台阶.B点所对应的 温度Ti是指累积质量变化达到能被热天平检测出的温度,称之为反应起始温度.C点所 对应的温度Tf是指累积质量变化达到最大的温度(TG已检测不出质量的继续变化),称之 为反应终了温度.反应起始温度Ti和反应终了温度Tf之间的温度区间称反应区间.Tp表 示最大失重速率温度,对应DTG曲线的峰顶温度. 热重分析(TG) DTG优点 ①一次测定可同时获得TG和DTG两条曲线. ②因为DTA只能反映出样品受热过程中的热量变化,与质量变化无 关.但DTG则与样品的质量变化有关.假使把DTG和DTA峰加以比较,就判 断出曲线中出现峰究竟是由于质量变化引起的还是由于热量变化产生 的. ③DTA曲线温区较宽,而DTG曲线能精确反映出起始反应温度,到达最大 反应速率的温度和反应终止温度. ④TG曲线对于某些受热过程中出现的台阶不大明显,但利用DTG则能呈 现明显的最大值.所以DTG能很好显示出生重叠反应,区分各个反应阶 段. ⑤把DTG曲线峰面积与样品量的变化精确地加以对照就能进行定量分 析. ⑥某些材料,由于某种原因不能用DTA加以分析,则可用DTG研究. ⑦DTG能精确显示微小质量变化的起点.不能将DTG曲线的峰顶温度当成 分解温度.DTG的峰顶温度表示在这个温度下质量变化速率最大.显然, 它不是样品开始质量损失的温度 热重分析(TG) 4.5影响因素 影响热重分析的因素主要有两个方面:仪器因素和操作因素. 仪器因素 浮力变化和对流影响――热重基线漂移现象 挥发物冷凝 坩锅的材质、尺寸与形状 操作因素 升温速率 试样的用量、粒度与形状、装填密度等 压力和气氛 快:曲线向高温方向移动 用量大:传曲线向高 温方向偏移,用量过少, 部分反应难以检测出来 影响反应方向 试样粒度减小,装填疏松,使TG曲线向低温方向偏移,反应区间变小. 热重分析(TG) 4.6应用 材料鉴别与筛选 材料结构变化分析 材料热稳定性和热老化寿命研究 Al(OH)3↓ 转Al2O3 ↓ 氨水 氨气 选氨气利 于处理 Ca2+,Mg2+ 混合物 草酸盐 沉淀 500℃ m1 CaCO3+MgO 900℃ m2 CaO+MgO 解方程组得两者含量 热重分析(TG) 材料热分解过程、机制与动力学研究 α为变化率;