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1、会计学1热重分析原理及方法热重分析原理及方法2023/4/172 主要参考书目主要参考书目n n热分析，李余增，清华大学出版社热分析，李余增，清华大学出版社热分析，李余增，清华大学出版社热分析，李余增，清华大学出版社n n现代仪器分析，杜廷发，国防科技现代仪器分析，杜廷发，国防科技现代仪器分析，杜廷发，国防科技现代仪器分析，杜廷发，国防科技大学出版社大学出版社大学出版社大学出版社n n热分析及其应用，陈镜泓，科学出热分析及其应用，陈镜泓，科学出热分析及其应用，陈镜泓，科学出热分析及其应用，陈镜泓，科学出版社版社版社版社n n材料结构表征及应用，吴刚，化学材料结构表征及应用，吴刚，化学材料结构表
2、征及应用，吴刚，化学材料结构表征及应用，吴刚，化学工业出版社工业出版社工业出版社工业出版社第1页/共56页2023/4/173热分析概述热分析概述 定义定义定义定义热热热热分分分分析析析析是是是是在在在在程程程程序序序序控控控控制制制制温温温温度度度度下下下下，测测测测量量量量物物物物质质质质的的的的物物物物理理理理性性性性质质质质与与与与温温温温度度度度关关关关系系系系的的的的一一一一类类类类技技技技术术术术。国国国国际际际际热热热热分分分分析析析析协协协协会会会会ICTA ICTA（International International Confederation Confederatio
3、n for for Thermal Thermal AnalysisAnalysis)所所所所谓谓谓谓“程程程程序序序序控控控控制制制制温温温温度度度度”是是是是指指指指用用用用固固固固定定定定的的的的速速速速率率率率加加加加热热热热或或或或冷冷冷冷却却却却，所所所所谓谓谓谓“物物物物理理理理性性性性质质质质”则则则则包包包包括括括括物物物物质质质质的的的的质质质质量量量量、温温温温度度度度、热热热热焓焓焓焓、尺尺尺尺寸寸寸寸、机机机机械械械械、电电电电学及磁学性质等。学及磁学性质等。学及磁学性质等。学及磁学性质等。第2页/共56页2023/4/174热热热热分分分分析析析析起起起起始始始始于
4、于于于18871887午午午午，德德德德国国国国人人人人H.LechatelierH.Lechatelier用用用用一一一一个个个个热热热热电电电电偶偶偶偶插插插插入入入入受受受受热热热热粘粘粘粘土土土土试试试试样样样样中中中中，测测测测量量量量粘粘粘粘土土土土的的的的热热热热变变变变化化化化；所所所所记记记记录录录录的的的的数数数数据据据据并并并并不不不不是是是是试试试试样样样样和和和和参参参参比比比比物之间的温度差。物之间的温度差。物之间的温度差。物之间的温度差。18991899年年年年，英英英英 国国国国 人人人人 RobertsRoberts和和和和 AustenAusten改改改改
5、良良良良 了了了了LechatelierLechatelier装装装装置置置置，采采采采用用用用两两两两个个个个热热热热电电电电偶偶偶偶反反反反相相相相连连连连接接接接，采采采采用用用用差差差差热热热热分分分分析析析析的的的的方方方方法法法法研研研研究究究究钢钢钢钢铁铁铁铁等等等等金金金金属属属属材材材材料料料料。直直直直接接接接记记记记录录录录样样样样品品品品和和和和参参参参比比比比物物物物之之之之间间间间的的的的温温温温差差差差随随随随时时时时间间间间变变变变化化化化规规规规律律律律；首首首首次次次次采采采采用用用用示示示示差差差差热热热热电电电电偶偶偶偶记记记记录录录录试试试试样样样样与
6、与与与参参参参比比比比物物物物间间间间产产产产生生生生的的的的温温温温度度度度差差差差这这这这即即即即目目目目前前前前广广广广泛泛泛泛应应应应用用用用的的的的差热分析法的原始模型差热分析法的原始模型差热分析法的原始模型差热分析法的原始模型。发展史第3页/共56页2023/4/17519151915年年年年日日日日本本本本的的的的本本本本多多多多光光光光太太太太郎郎郎郎提提提提出出出出了了了了“热热热热天天天天平平平平”概概概概念念念念并并并并设设设设计计计计了了了了世世世世界界界界上上上上第第第第一一一一台台台台热热热热天天天天平平平平（热热热热重重重重分分分分析析析析）；测测测测定定定定了了
7、了了MnSOMnSO4 4.4H.4H2 2OO等等等等无无无无机机机机化化化化合合合合物物物物的的的的热热热热分分分分解解解解反应。反应。反应。反应。二二二二十十十十年年年年代代代代，差差差差热热热热分分分分析析析析在在在在粘粘粘粘土土土土、矿矿矿矿物物物物和和和和硅硅硅硅酸酸酸酸盐盐盐盐的的的的研研研研究究究究中中中中使使使使用用用用得得得得比比比比较较较较普普普普遍遍遍遍。从从从从热热热热分分分分析析析析总总总总的的的的发发发发展展展展来来来来看看看看，四四四四十十十十年年年年代代代代以以以以前前前前是是是是比比比比较较较较缓缓缓缓慢慢慢慢的的的的例例例例如如如如热热热热天天天天平平平平
8、直直直直到到到到四四四四十十十十年年年年代代代代后后后后期期期期才才才才用用用用于于于于无无无无机机机机重重重重量量量量分分分分析和广泛应用于煤炭高温裂解反应。析和广泛应用于煤炭高温裂解反应。析和广泛应用于煤炭高温裂解反应。析和广泛应用于煤炭高温裂解反应。2020世世世世纪纪纪纪4040年年年年代代代代末末末末商商商商业业业业化化化化电电电电子子子子管管管管式式式式差差差差热热热热分分分分析析析析仪仪仪仪问问问问世世世世，6060年年年年代代代代又又又又实实实实现现现现了了了了微微微微量量量量化化化化。19641964年年年年，WatsonWatson和和和和ONeillONeill等等等等人
9、人人人提提提提出出出出了了了了“差差差差示示示示扫扫扫扫描描描描量量量量热热热热”的的的的概概概概念念念念，进进进进而而而而发发发发展展展展成成成成为为为为差差差差示示示示扫扫扫扫描描描描量量量量热热热热技技技技术术术术，使使使使得得得得热分析技术不断发展和壮大。热分析技术不断发展和壮大。热分析技术不断发展和壮大。热分析技术不断发展和壮大。第4页/共56页2023/4/176分分 类类热热分分析析方方法法的的种种类类是是多多种种多多样样的的，根根据据ICTA的的归归纳纳和和分分类类，目目前前的的热热分分析析方方法法共共分为分为9类类17种。种。第5页/共56页2023/4/177ICTA对热分
10、析技术的分类对热分析技术的分类物理物理性质性质分析技术名称分析技术名称简称简称物理性质物理性质分析技术名称分析技术名称简称简称1.质量质量1）热重法）热重法TG3.热焓热焓9)差示扫描量热法差示扫描量热法DSC2）等压质量变化）等压质量变化测定测定4.尺寸尺寸10)热膨胀法热膨胀法3)逸出气体检测逸出气体检测EGD 5.力学特性力学特性11)热机械分析热机械分析TMA4)逸出气体分析逸出气体分析EGA12)动态热机械分析动态热机械分析DMA5)放射热分析放射热分析6.声学特性声学特性13)热发声法热发声法6)热微粒分析热微粒分析14)热声学法热声学法2.温度温度7)加热曲线测定加热曲线测定7.
11、光学特性光学特性15)热光学法热光学法8)差热分析差热分析DTA8.电学特性电学特性16)热电学法热电学法9.磁学特性磁学特性17)热磁学法热磁学法第6页/共56页2023/4/178应应 用用在在在在上上上上述述述述热热热热分分分分析析析析技技技技术术术术中中中中，热热热热重重重重法法法法、差差差差热热热热分分分分析析析析以及差示扫描量热法应用的最为广泛。以及差示扫描量热法应用的最为广泛。以及差示扫描量热法应用的最为广泛。以及差示扫描量热法应用的最为广泛。研研研研究究究究物物物物理理理理变变变变化化化化（如如如如晶晶晶晶型型型型转转转转变变变变、熔熔熔熔融融融融、升升升升华华华华、吸吸吸吸附
12、附附附等等等等）和和和和化化化化学学学学变变变变化化化化（脱脱脱脱水水水水、分分分分解解解解、氧氧氧氧化化化化和还原等）。和还原等）。和还原等）。和还原等）。范范范范围围围围：无无无无机机机机物物物物（金金金金属属属属、矿矿矿矿物物物物、陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷材材材材料料料料等等等等）有有有有机机机机物物物物、高高高高聚聚聚聚物物物物、药药药药物物物物、络络络络合合合合物物物物、液液液液晶晶晶晶和生物高分子等。和生物高分子等。和生物高分子等。和生物高分子等。应应应应用用用用领领领领域域域域：化化化化学学学学化化化化工工工工、冶冶冶冶金金金金、地地地地质质质质、物物物物理理理理、陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷、建建
13、建建材材材材、生生生生物物物物化化化化学学学学、药药药药物物物物、地地地地球球球球化化化化学学学学、航天、石油、煤炭、环保、考古、食品等。航天、石油、煤炭、环保、考古、食品等。航天、石油、煤炭、环保、考古、食品等。航天、石油、煤炭、环保、考古、食品等。第7页/共56页2023/4/179热分析的应用类型热分析的应用类型热分析的应用类型热分析的应用类型成份分析：无机物、有机物、药物和高聚物的鉴别和分析以及它们的相图研究。稳定性测定：物质的热稳定性、抗氧化性能的测定等。化学反应的研究：比如固-气反应研究、催化性能测定、反应动力学研究、反应热测定、相变和结晶过程研究。第8页/共56页2023/4/1
14、710热重法热重法热重法热重法 （Thermogravimetry TGThermogravimetry TG)定义：在程序控制温度下，测量物质定义：在程序控制温度下，测量物质质量质量与与温度温度关系的一种技术。关系的一种技术。m=f(T)是使用最多、最广泛的热分析技术。是使用最多、最广泛的热分析技术。类型：类型：两种两种1.等温（或静态）热重法：恒温等温（或静态）热重法：恒温2.非等温（或动态）热重法：程序升温非等温（或动态）热重法：程序升温第9页/共56页2023/4/1711由由由由TGTG实实实实验验验验获获获获得得得得的的的的曲曲曲曲线线线线。记记记记录录录录质质质质量量量量变变变变
15、化化化化对对对对温温温温度度度度的关系曲线。的关系曲线。的关系曲线。的关系曲线。纵纵纵纵坐坐坐坐标标标标是是是是质质质质量量量量（从从从从上上上上向向向向下下下下表表表表示示示示质质质质量量量量减减减减少少少少），横坐标为温度或时间。横坐标为温度或时间。横坐标为温度或时间。横坐标为温度或时间。热重曲线（热重曲线（TG曲线）曲线）第10页/共56页2023/4/1712微商热重曲线（微商热重曲线（DTG曲曲线）线）从从从从 热热热热 重重重重 法法法法 可可可可 派派派派 生生生生 出出出出 微微微微 商商商商 热热热热 重重重重（Derivative Derivative Thermograv
16、imetryThermogravimetry）,它它它它是是是是TGTG曲曲曲曲线线线线对对对对温温温温度度度度（或或或或时时时时间间间间）的的的的一一一一阶阶阶阶导数。导数。导数。导数。纵坐标为纵坐标为纵坐标为纵坐标为dW/dtdW/dt 横坐标为温度或时间横坐标为温度或时间横坐标为温度或时间横坐标为温度或时间第11页/共56页2023/4/1713DTGDTG曲线曲线曲线曲线第12页/共56页2023/4/1714TG特点特点定定量量性性强强，能能准准确确地地测测量量物物质质的的质质量量变变化化及及变变化化的的速速率率，不不管管引引起起这这种种变变化化的的是是化化学学的还是物理的。的还是物
17、理的。第13页/共56页2023/4/1715基本原理基本原理TGTG与与与与DTGDTG的的的的测测测测量量量量都都都都要要要要依依依依靠靠靠靠热热热热天天天天平平平平，主主主主要要要要介介介介绍绍绍绍热热热热天天天天平平平平及及及及热热热热重重重重测测测测量量量量的的的的原理。原理。原理。原理。热热热热天天天天平平平平是是是是实实实实现现现现热热热热重重重重测测测测量量量量技技技技术术术术而而而而制制制制作作作作的的的的仪仪仪仪器器器器，它它它它是是是是在在在在普普普普通通通通分分分分析析析析天天天天平平平平基基基基础础础础上上上上发发发发展展展展起起起起来来来来的的的的，具具具具有有有有
18、一一一一些些些些特特特特殊殊殊殊要要要要求求求求的的的的精精精精密密密密仪仪仪仪器器器器：（1 1）程程程程序序序序控控控控温温温温系系系系统统统统及及及及加加加加热热热热炉炉炉炉，炉炉炉炉子子子子的的的的热热热热辐辐辐辐射射射射和和和和磁磁磁磁场场场场对对对对热热热热重重重重测测测测量量量量的的的的影影影影响响响响尽尽尽尽可可可可能能能能小小小小；（2 2）高高高高精精精精度度度度的的的的重重重重量量量量与与与与温温温温度度度度测测测测量量量量及及及及记记记记录录录录系系系系统统统统；（3 3）能能能能满满满满足足足足在在在在各各各各种种种种气气气气氛氛氛氛和和和和真真真真空空空空中中中中进
19、进进进行行行行测测测测量量量量的的的的要要要要求求求求；（4 4）能能能能与与与与其其其其它它它它热热热热分分分分析析析析方方方方法法法法联联联联用。用。用。用。第14页/共56页2023/4/1716根根据据试试样样与与天天平平横横梁梁支支撑撑点点之之间间的的相相对对位位置置，热热天天平平可可分分为为下皿式，上皿式与水平式三种。下皿式，上皿式与水平式三种。热天平种类热天平种类第15页/共56页2023/4/1717热天平测量原理热天平测量原理 第16页/共56页2023/4/1718热天平测量原理热天平测量原理当当天天平平左左边边称称盘盘中中试试样样因因受受热热产产生生重重量量变变化化时时，
20、天天平平横横梁梁连连同同光光栏栏则则向向上上或或向向下下摆摆动动，此此时时接接收收元元件件（光光敏敏三三极极管管）接接收收到到的的光光源源照照射射强强度度发发生生变变化化，使使其其输输出出的的电电信信号号发发生生变变化化。这这种种变变化化的的电电信信号号送送给给测测重重单单元元，经经放放大大后后再再送送给给磁磁铁铁外外线线圈圈，使使磁磁铁铁产产生生与与重重量量变变化化相相反反的的作作用用力力，天天平平达达到到平平衡衡状状态态。因因此此，只只要要测测量量通通过过线线圈圈电电流流的的大大小小变变化化，就就能能知知道道试试样重量的变化。样重量的变化。第17页/共56页2023/4/1719设设试试样
21、样质质量量为为m，则则其其所所受受重重力力为为F1=mg，而而线线圈圈中中电电流流I在在磁磁场场作作用用下下对对磁磁铁铁的的作作用用力力为为：F2=nBI (n为为线线圈圈匝匝数数，B为磁场强度为磁场强度)，天平平衡时，天平平衡时，若若将将此此电电流流输输送送给给记记录录仪仪记记录录下下来来，可可获获得得试试样样质质量量随随温温度度的的变变化化曲曲线线，即即TG曲线。曲线。第18页/共56页2023/4/1720热重与微商热重曲线热重与微商热重曲线TG曲曲线线：理理想想的的TG曲曲线线是是一一些些直直角角台台阶阶，台台阶阶大大小小表表示示重重量量变变化化量量，一一个个台台阶阶表表示示一一个个热
22、热失失重重，两两个个台台阶阶之之间间的的水水平平区区域域代代表表试试样样稳稳定定存存在在的的温温度度范范围围，这这是是假假定定试试样样的的热热失失重重是是在在某某一一个个温温度度下下同同时时发发生生和和完完成成，显显然然实实际际过过程程是是不不存存在在的的，试试样样的的热热分分解解反反应应不不可可能能在在某某一一温温度度下下同同时时发发生生和和完完成成，而而是是有有一一个个过过程程。在在曲曲线线上上表表现现为为曲曲线线的的过过渡渡和和斜斜坡坡，甚甚至至两次失重之间有重叠区。两次失重之间有重叠区。第19页/共56页2023/4/1721第20页/共56页2023/4/1722ABAB段：热重基线
23、段：热重基线段：热重基线段：热重基线B B点：点：点：点：T Ti i 起始温度起始温度起始温度起始温度C C点：点：点：点：T Tf f 终止温度终止温度终止温度终止温度DD点点点点：TeTe外外外外推推推推起起起起始始始始温温温温度度度度，外外外外推推推推基基基基线线线线与与与与TGTG线线线线最最最最大大大大斜斜斜斜率率率率切切切切线交点。线交点。线交点。线交点。DTG曲线上出现的各种峰对应着曲线上出现的各种峰对应着TG线的各个线的各个重量变化阶段。重量变化阶段。第21页/共56页2023/4/1723第22页/共56页2023/4/1724第23页/共56页2023/4/1725DTG
24、曲线的优点曲线的优点能能能能准准准准确确确确反反反反映映映映出出出出起起起起始始始始反反反反应应应应温温温温度度度度T Ti i，最最最最大大大大反反反反应应应应速速速速率率率率温度温度温度温度T Te e和和和和T Tf f。更更更更能能能能清清清清楚楚楚楚地地地地区区区区分分分分相相相相继继继继发发发发生生生生的的的的热热热热重重重重变变变变化化化化反反反反应应应应，DTGDTG比比比比TGTG分辨率更高。分辨率更高。分辨率更高。分辨率更高。DTGDTG曲曲曲曲线线线线峰峰峰峰的的的的面面面面积积积积精精精精确确确确对对对对应应应应着着着着变变变变化化化化了了了了的的的的样样样样品品品品重
25、量，较重量，较重量，较重量，较TGTG能更精确地进行定量分析。能更精确地进行定量分析。能更精确地进行定量分析。能更精确地进行定量分析。能能能能方方方方便便便便地地地地为为为为反反反反应应应应动动动动力力力力学学学学计计计计算算算算提提提提供供供供反反反反应应应应速速速速率率率率（dw/dtdw/dt）数据。）数据。）数据。）数据。DTGDTG与与与与DTADTA具具具具有有有有可可可可比比比比性性性性，通通通通过过过过比比比比较较较较，能能能能判判判判断断断断出出出出是是是是重重重重量量量量变变变变化化化化引引引引起起起起的的的的峰峰峰峰还还还还是是是是热热热热量量量量变变变变化化化化引引引引
26、起起起起的的的的峰。峰。峰。峰。TGTG对此无能为力。对此无能为力。对此无能为力。对此无能为力。第24页/共56页2023/4/1726例例例例：含含含含有有有有一一一一个个个个结结结结晶晶晶晶水水水水的的的的草草草草酸酸酸酸钙钙钙钙的的的的TGTG曲曲曲曲线线线线和和和和DTGDTG曲线曲线曲线曲线 第25页/共56页2023/4/1727CaC2O4H2OCaC2O4+H2O （100-200，失重量12.5%）CaC2O4CaCO3+CO （400-500，失重量18.5%）CaCO3CaO+CO2 （600-800，失重量30.5%）第26页/共56页2023/4/1728 为为了了获
27、获得得精精确确的的实实验验结结果果，分分析析各各种种因因素素对对TG曲曲线线的的影影响响是是很很重重要要的的。影影响响TG曲线的重要因素包括：曲线的重要因素包括：一、仪器因素一、仪器因素二、试样因素二、试样因素影响热重法测定结果的影响热重法测定结果的因素因素第27页/共56页2023/4/1729仪器因素仪器因素 升温速率升温速率炉内气氛炉内气氛记录纸速记录纸速支持器及坩埚材料支持器及坩埚材料炉子的几何形状炉子的几何形状热天平灵敏度热天平灵敏度 第28页/共56页2023/4/1730(1)升温速率升温速率对热重法影响比较大。对热重法影响比较大。对热重法影响比较大。对热重法影响比较大。升升升升
28、温温温温速速速速率率率率越越越越大大大大，所所所所产产产产生生生生的的的的热热热热滞滞滞滞后后后后现现现现象象象象越越越越严严严严重重重重，往往往往往往往往导导导导致致致致热热热热重重重重曲曲曲曲线线线线上上上上的的的的起起起起始始始始温温温温度度度度T Ti i和和和和终终终终止止止止温温温温度度度度T Tf f偏偏偏偏高高高高。虽虽虽虽然然然然分分分分解解解解温温温温度度度度随随随随升升升升温温温温速速速速率率率率变变变变化化化化而而而而变变变变化化化化，但失重量保持恒定。，但失重量保持恒定。，但失重量保持恒定。，但失重量保持恒定。中中中中间间间间产产产产物物物物的的的的检检检检测测测测与
29、与与与升升升升温温温温速速速速率率率率密密密密切切切切相相相相关关关关，升升升升温温温温速速速速率率率率快快快快不不不不利利利利于于于于中中中中间间间间产产产产物物物物的的的的检检检检出出出出，因因因因为为为为TGTG曲曲曲曲线线线线上上上上拐拐拐拐点点点点变变变变得得得得不不不不明明明明显显显显，而而而而慢慢慢慢的的的的升升升升温温温温速速速速率率率率可可可可得得得得到到到到明确的实验结果。明确的实验结果。明确的实验结果。明确的实验结果。热热热热重重重重测测测测量量量量中中中中的的的的升升升升温温温温速速速速率率率率不不不不宜宜宜宜太太太太快快快快，一一一一般般般般以以以以0.5-0.5-6
30、 6/min/min为宜。为宜。为宜。为宜。第29页/共56页2023/4/1731第30页/共56页2023/4/1732第31页/共56页2023/4/1733(2)气氛的影响气氛的影响热重法通常可在静态气氛或动态气氛下进行热重法通常可在静态气氛或动态气氛下进行热重法通常可在静态气氛或动态气氛下进行热重法通常可在静态气氛或动态气氛下进行测定。在静态气氛下，如果测定的是一个可测定。在静态气氛下，如果测定的是一个可测定。在静态气氛下，如果测定的是一个可测定。在静态气氛下，如果测定的是一个可逆的分解反应，随着温度的升高，分解速率逆的分解反应，随着温度的升高，分解速率逆的分解反应，随着温度的升高，
31、分解速率逆的分解反应，随着温度的升高，分解速率增大。但由于试样周围气体浓度增加会使分增大。但由于试样周围气体浓度增加会使分增大。但由于试样周围气体浓度增加会使分增大。但由于试样周围气体浓度增加会使分解速率下降。另外炉内气体的对流可造成样解速率下降。另外炉内气体的对流可造成样解速率下降。另外炉内气体的对流可造成样解速率下降。另外炉内气体的对流可造成样品周围的气体浓度不断变化。这些因素会严品周围的气体浓度不断变化。这些因素会严品周围的气体浓度不断变化。这些因素会严品周围的气体浓度不断变化。这些因素会严重影响实验结果，所以重影响实验结果，所以重影响实验结果，所以重影响实验结果，所以通常不采用静态气氛
32、通常不采用静态气氛通常不采用静态气氛通常不采用静态气氛。为了获得重复性好的实验结果，一般在严格为了获得重复性好的实验结果，一般在严格为了获得重复性好的实验结果，一般在严格为了获得重复性好的实验结果，一般在严格控制的条件下采用动态气氛。控制的条件下采用动态气氛。控制的条件下采用动态气氛。控制的条件下采用动态气氛。试样周围气氛对热分解过程有较大的影响，试样周围气氛对热分解过程有较大的影响，试样周围气氛对热分解过程有较大的影响，试样周围气氛对热分解过程有较大的影响，气氛对气氛对气氛对气氛对TGTG曲线的影响与反应类型、分解产物曲线的影响与反应类型、分解产物曲线的影响与反应类型、分解产物曲线的影响与反
33、应类型、分解产物的性质和气氛的种类有关。的性质和气氛的种类有关。的性质和气氛的种类有关。的性质和气氛的种类有关。第32页/共56页2023/4/1734热重法所研究的反应大致有下列三种类型热重法所研究的反应大致有下列三种类型热重法所研究的反应大致有下列三种类型热重法所研究的反应大致有下列三种类型:在在在在测测测测定定定定过过过过程程程程中中中中，通通通通入入入入惰惰惰惰性性性性气气气气体体体体，对对对对1 1、2 2是是是是有有有有利利利利的的的的，而而而而对对对对3 3不不不不利利利利；如如如如果果果果所所所所通通通通气气气气体体体体与与与与反反反反应应应应产产产产生生生生的的的的气气气气体
34、体体体相相相相同同同同，对对对对1 1有有有有影影影影响响响响，而对而对而对而对2 2无影响。无影响。无影响。无影响。第33页/共56页2023/4/1735第34页/共56页2023/4/1736第35页/共56页2023/4/1737第36页/共56页2023/4/1738试样因素试样因素u试样对热重分析的影响很复杂试样对热重分析的影响很复杂u试样用量、粒度试样用量、粒度第37页/共56页2023/4/1739(1)试样量试样量试样用量的影响大致有下列三个方面：试样用量的影响大致有下列三个方面：试样用量的影响大致有下列三个方面：试样用量的影响大致有下列三个方面：pp试试试试样样样样吸吸吸吸
35、热热热热或或或或放放放放热热热热反反反反应应应应会会会会引引引引起起起起试试试试样样样样温温温温度度度度偏偏偏偏离离离离线性程序温度，发生偏差，越大影响越大。线性程序温度，发生偏差，越大影响越大。线性程序温度，发生偏差，越大影响越大。线性程序温度，发生偏差，越大影响越大。pp反反反反应应应应产产产产生生生生的的的的气气气气体体体体通通通通过过过过试试试试样样样样粒粒粒粒子子子子间间间间空空空空隙隙隙隙向向向向外外外外扩扩扩扩散散散散速速速速率率率率受受受受试试试试样样样样量量量量的的的的影影影影响响响响，试试试试样样样样量量量量越越越越大大大大，扩散阻力越大。扩散阻力越大。扩散阻力越大。扩散阻
36、力越大。pp试样量越大，本身的温度梯度越大。试样量越大，本身的温度梯度越大。试样量越大，本身的温度梯度越大。试样量越大，本身的温度梯度越大。试试试试样样样样用用用用量量量量大大大大对对对对热热热热传传传传导导导导和和和和气气气气体体体体扩扩扩扩散散散散都都都都不不不不利利利利。应在热重分析仪灵敏度范围尽量小。应在热重分析仪灵敏度范围尽量小。应在热重分析仪灵敏度范围尽量小。应在热重分析仪灵敏度范围尽量小。第38页/共56页2023/4/1740第39页/共56页2023/4/1741用用 量量 少少,所所测测结结果果较较 好好,反反映映热热分分解解反反应应中中间间过过程程的的平平台很明显。台很明
37、显。为为提提高高检检测测中中间间产产物物的的灵灵敏敏度度应应采采用用少量试样。少量试样。第40页/共56页2023/4/1742（2）试样粒度）试样粒度 对对对对热热热热传传传传导导导导，气气气气体体体体扩扩扩扩散散散散有有有有较较较较大大大大影影影影响响响响。如如如如粒粒粒粒度度度度的的的的不不不不同同同同会会会会引引引引起起起起气气气气体体体体产产产产物物物物的的的的扩扩扩扩散散散散过过过过程程程程较较较较大大大大的的的的变变变变化化化化，这这这这种种种种变变变变化化化化可可可可导导导导致致致致反反反反应应应应速速速速率率率率和和和和TGTG曲曲曲曲线线线线形形形形状状状状的改变。的改变。
38、的改变。的改变。粒粒粒粒度度度度越越越越小小小小，反反反反应应应应速速速速率率率率越越越越快快快快，使使使使TGTG曲曲曲曲线线线线上上上上的的的的T Ti i和和和和T Tf f温温温温度度度度降降降降低低低低，反反反反应应应应区间变窄。区间变窄。区间变窄。区间变窄。试试试试样样样样粒粒粒粒度度度度大大大大往往往往往往往往得得得得不不不不到到到到较较较较好好好好的的的的TGTG曲曲曲曲线线线线。粒粒粒粒度度度度减减减减小小小小不不不不仅仅仅仅使使使使热热热热分分分分解解解解温温温温度下降，而且也使分解反应进行的很完全。度下降，而且也使分解反应进行的很完全。度下降，而且也使分解反应进行的很完全
39、。度下降，而且也使分解反应进行的很完全。第41页/共56页2023/4/1743第42页/共56页2023/4/1744（3）其它）其它试样的反应热、导热性、比热等因素都对TG曲线有影响。反应热会引起试样的温度高于或低于炉温，这将对计算动力学数据带来严重的误差。气体分解产物在固体试样中的吸附也会影响TG曲线。可以通过无盖大口径坩埚，薄试样层或使惰性气氛流过炉子以减少吸附。第43页/共56页2023/4/1745热重曲线的分析和计算方法热重曲线的分析和计算方法第44页/共56页2023/4/1746热重分析的应用热重分析的应用热重法可精确测定物质质量的变化，热重法可精确测定物质质量的变化，热重法
40、可精确测定物质质量的变化，热重法可精确测定物质质量的变化，定量分析定量分析定量分析定量分析热重法大致可用于以下几个方面：热重法大致可用于以下几个方面：热重法大致可用于以下几个方面：热重法大致可用于以下几个方面：pp物质的成分分析物质的成分分析物质的成分分析物质的成分分析pp物质的热分解过程和热解机理物质的热分解过程和热解机理物质的热分解过程和热解机理物质的热分解过程和热解机理pp在不同气氛下物质的热性质在不同气氛下物质的热性质在不同气氛下物质的热性质在不同气氛下物质的热性质pp相图的测定相图的测定相图的测定相图的测定pp水分和挥发物的分析水分和挥发物的分析水分和挥发物的分析水分和挥发物的分析p
41、p升华和蒸发速率升华和蒸发速率升华和蒸发速率升华和蒸发速率pp氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应pp高聚物的热氧化降解高聚物的热氧化降解高聚物的热氧化降解高聚物的热氧化降解pp反应动力学研究反应动力学研究反应动力学研究反应动力学研究第45页/共56页2023/4/1747应用举例应用举例主主要要用用于于物物质质的的成成分分分分析析，研研究究沉沉淀淀的的干干燥燥、灼灼烧烧温温度度、沉沉淀淀剂剂的的选选择择，试试样样在在空空气气中中是是否否吸吸收收CO2和水分等。和水分等。第46页/共56页TG应用应用n n对结晶硫酸铜的分析对结晶硫酸铜的分析对结晶硫酸铜的分析对结晶硫酸铜的分析n
42、nCuSO45H2O=CuSO43 H2O+2 H2OCuSO45H2O=CuSO43 H2O+2 H2On nCuSO43 H2O=CuSO4H2O+2 H2OCuSO43 H2O=CuSO4H2O+2 H2On nCuSO4H2O=CuSO4+H2OCuSO4H2O=CuSO4+H2O第47页/共56页2023/4/1749肼分解催化剂焙烧温度的选择肼分解催化剂焙烧温度的选择肼分解催化剂焙烧温度的选择肼分解催化剂焙烧温度的选择 肼肼分分解解催催化化剂剂是是以以Al2O3为为载载体体，浸浸渍渍后后的的组组成成为为H2IrCl6/Al2O3。为为 将将 负负 载载H2IrCl6分分解解为为Ir
43、Cl3，要要求求在在氮氮 气气 下下 进进 行行 焙焙 烧烧。图图 1为为H2IrCl6/Al2O3于于氮氮气气下下的的焙焙烧烧TG-DTG曲线。曲线。第48页/共56页2023/4/1750DTGDTG出出出出现现现现两两两两个个个个峰峰峰峰，TGTG曲曲曲曲线线线线上上上上皆皆皆皆有有有有对对对对应应应应的的的的失失失失重重重重。第第第第一一一一个个个个峰峰峰峰出出出出现现现现在在在在150150之之之之前前前前，为为为为脱脱脱脱表表表表面面面面吸吸吸吸附附附附水水水水峰峰峰峰；第第第第二二二二个个个个峰峰峰峰出出出出现现现现在在在在240400240400温区，为负载温区，为负载温区，为
44、负载温区，为负载HH2 2IrClIrCl6 6的分解峰。的分解峰。的分解峰。的分解峰。HH2 2IrClIrCl6 6/Al/Al2 2OO3 3IrClIrCl3 3/Al/Al2 2OO3 3+2HCl+1/2Cl+2HCl+1/2Cl2 2 显显显显然然然然，对对对对肼肼肼肼分分分分解解解解催催催催化化化化剂剂剂剂，其其其其焙焙焙焙烧烧烧烧温温温温度度度度系系系系指指指指负负负负载载载载盐盐盐盐分分分分解解解解终终终终了了了了的的的的温温温温度度度度。故故故故由由由由其其其其焙焙焙焙烧烧烧烧的的的的TG-DTGTG-DTG曲曲曲曲线线线线，可可可可以以以以直直直直接接接接确确确确定定定
45、定肼肼肼肼分分分分解解解解催化剂的焙烧温度为催化剂的焙烧温度为催化剂的焙烧温度为催化剂的焙烧温度为400400。第49页/共56页2023/4/1751材料成分测定材料成分测定 热热重重法法测测定定材材料料成成分分是是极极为为方方便便的的，通通过过热热重重曲曲线线可可以以把把材材料料尤尤其其是是高高聚聚物物的的含含量量、含碳量和灰分测定出来。含碳量和灰分测定出来。利利用用共共混混物物中中各各组组分分的的分分解解温温度度的的差差异异，热重法也可用于共混物的测定。热重法也可用于共混物的测定。第50页/共56页2023/4/1752聚四氟乙烯与缩醛共聚物含量测定聚四氟乙烯与缩醛共聚物含量测定聚四氟乙
46、烯与缩醛共聚物含量测定聚四氟乙烯与缩醛共聚物含量测定 第51页/共56页2023/4/1753材料中挥发性物质的测定材料中挥发性物质的测定 在材料尤其是塑料加工过程中溢出的挥发在材料尤其是塑料加工过程中溢出的挥发性物质、即使极少量的水分、单体或溶剂性物质、即使极少量的水分、单体或溶剂都会产生小的气泡，从而使产品性能和外都会产生小的气泡，从而使产品性能和外观受到影响。热重法能有效地检测出在加观受到影响。热重法能有效地检测出在加工前塑料所含有的挥发性物质的总含量。工前塑料所含有的挥发性物质的总含量。第52页/共56页2023/4/1754玻璃纤维增强尼龙中含水量的测量玻璃纤维增强尼龙中含水量的测量玻璃纤维增强尼龙中含水量的测量玻璃纤维增强尼龙中含水量的测量 第53页/共56页2023/4/1755PVCPVC中增塑剂中增塑剂DOPDOP的测定的测定 第54页/共56页2023/4/1756利用热重法测定发泡剂含量利用热重法测定发泡剂含量 第55页/共56页