經(jīng)典熱重分析儀精品專業(yè)課件

第2章熱重分析法1精品PPT歡迎下載可修改熱重分析法（TG/TGA，ThermogravimetricAnalysis）在程序控制溫度和一定氣氛條件下，測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度或時間關(guān)系的一種熱分析方法。其數(shù)學(xué)表達式為：

ΔW=f（T）或f（τ）ΔW為重量變化，m0-mT是溫度，動力學(xué)分析時用絕對溫度τ是時間，一般單位為s，等溫時間過長時可用min或h。熱重法實驗得到的曲線稱為熱重曲線（即TG）TG曲線以質(zhì)量（或百分率%）為縱坐標(biāo)，從上到下表示質(zhì)量減少，以溫度或時間作橫坐標(biāo)，從左自右增加熱重法通常稱熱重分析（TGA），記錄的曲線稱為熱重曲線或TG曲線，不能叫作熱譜圖（Thermogram）。熱重法不能稱為熱失重！TG曲線一般不稱TGA曲線2.1基本概念2精品PPT歡迎下載可修改實驗所得的TG曲線對溫度或時間的微分可得到一階微商曲線DTG和二階微商曲線DDTG

微商熱重法（DTG，DerivativeThermogravimetricAnalysis）目前使用最多的是一階導(dǎo)數(shù)，即質(zhì)量變化速率，作為溫度或時間的函數(shù)被連續(xù)地記錄下來，也即或3精品PPT歡迎下載可修改縱坐標(biāo)為dW/dt橫坐標(biāo)為溫度或時間線性加熱4精品PPT歡迎下載可修改等溫實驗JThermAnalCalorim(2021)107:241–2485精品PPT歡迎下載可修改微商熱重曲線（DTG曲線）的優(yōu)點能準(zhǔn)確反映出起始反應(yīng)溫度Ti，最大反應(yīng)速率溫度Te和Tf更能清楚地區(qū)分相繼發(fā)生的熱重變化反應(yīng)，DTG比TG分辨率更高DTG曲線峰的面積精確對應(yīng)著變化了的樣品重量，較TG能更精確地進行定量分析能方便地為反應(yīng)動力學(xué)計算提供反應(yīng)速率（dw/dt）數(shù)據(jù)DTG與DTA/DSC具有可比性，通過比較，能判斷出是重量變化引起的峰還是熱量變化引起的峰。TG對此無能為力6精品PPT歡迎下載可修改DTG與DTA/DSC曲線具有可比性DTA/DSC的信息要比DTG多一些7精品PPT歡迎下載可修改常見轉(zhuǎn)變在熱重曲線上的反映樣品品質(zhì)

變化

TGA結(jié)晶半結(jié)晶-無定形-半結(jié)晶-常規(guī)-液態(tài)-反應(yīng)性樣品-固體

熔融再結(jié)晶升華固固轉(zhuǎn)變玻璃化轉(zhuǎn)變不發(fā)生Tg的軟化交聯(lián)分解鍵合脫除蒸發(fā)化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)度%TG曲線只能作為輔助手段證明8精品PPT歡迎下載可修改熱重法的特點

定量性強，能準(zhǔn)確地測量物質(zhì)的質(zhì)量變化及變化的速率實驗結(jié)果與實驗條件有關(guān)（雙刃劍）所需樣品量少可以用來研究反應(yīng)機理實驗溫度范圍和可選加熱/降溫速率廣泛應(yīng)用廣泛

熱重法有力地推動了無機化學(xué)、分析化學(xué)、有機化學(xué)、高分子聚合物、石油化工、人工合成材料科學(xué)的發(fā)展，同時在冶金、地質(zhì)、礦物、油漆、涂料、陶瓷、建筑材料、防火材料等方面也十分廣泛，尤其近年來在合成纖維、食品加工方面應(yīng)用更加廣泛。

9精品PPT歡迎下載可修改

熱重法的典型應(yīng)用無機物及有機物的脫水和吸濕無機物及有機物的聚合與分解礦物的燃燒和冶煉金屬及其氧化物的氧化與還原物質(zhì)組成與化合物組分的測定煤、石油、木材的熱穩(wěn)定性金屬的腐蝕物料的干燥及殘渣分析升華過程液體的蒸餾和汽化吸附和解吸催化活性研究固態(tài)反應(yīng)爆炸材料(含能材料)研究反應(yīng)動力學(xué)研究，反應(yīng)機理研究新化合物的發(fā)現(xiàn)

10精品PPT歡迎下載可修改9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:37:42PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32.2熱重分析儀的主要組成部分熱天平框圖12精品PPT歡迎下載可修改9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:37:42PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32.3熱天平的結(jié)構(gòu)形式熱天平有多種結(jié)構(gòu)形式及運行狀態(tài)按試樣與天平刀線之間的相對位置劃分，有下皿式、上皿式和水平式三種天平刀線是指瑪瑙中刀刀口線的延長線上皿式(a)、下皿式(b)和水平式(c)熱天平結(jié)構(gòu)示意圖1-坩堝2-爐子3-保護管4-天平5-平衡錘14精品PPT歡迎下載可修改下皿式（又稱吊籃式）樣品在底端優(yōu)點：熱天平的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較輕，因此可用于高靈敏度的儀器。缺點：天平易受下方加熱爐內(nèi)上升的熱氣流、熱分解產(chǎn)物和熱量等干擾，在試樣坩堝附近產(chǎn)生較大的對流。由于橫梁一端受熱，使熱重基線漂移加大熱分解產(chǎn)物容易附在試樣坩堝和吊絲上，使測量誤差增大操作不太方便，放置樣品困難傳感器的位置取決于樣品的位置更換傳感器困難有害氣體沖進天平室BalanceGasflow15精品PPT歡迎下載可修改ShimadzuTGA-50H島津TGA-50H熱重分析儀結(jié)構(gòu)示意圖16精品PPT歡迎下載可修改TATGAQ5000IR17精品PPT歡迎下載可修改Q5000IR（紅外加熱爐）可以提供最廣泛加熱速率范圍的熱重分析儀。1分鐘之內(nèi)能從室溫加熱到1000℃，瞬間加熱速率超過2022℃/min。線性加熱速率能夠輕松達到500℃/min，能夠真實模擬快速加熱過程。熱慣性與加熱速率和爐子體積有關(guān)18精品PPT歡迎下載可修改實驗容器--坩堝鋁坩堝一般不用于TGA實驗！19精品PPT歡迎下載可修改支架—吊籃20精品PPT歡迎下載可修改上皿式（樣品在上部）避免了下皿式天平的缺點優(yōu)點：更換樣品容易樣品室更換容易樣品放置穩(wěn)固缺點：結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜需用較大質(zhì)量的平衡錘來避免試樣支持器的傾倒由于天平總負荷的增大，限制了天平測量靈敏度和精度的提高浮力效應(yīng)（減基線）

BalanceGasflow21精品PPT歡迎下載可修改ShimadzuDTG-60H22精品PPT歡迎下載可修改23精品PPT歡迎下載可修改24精品PPT歡迎下載可修改水平式（樣品在底部）優(yōu)點：無需懸掛，試樣支架直接掛在天平橫梁的一端，水平伸入爐膛內(nèi)，結(jié)構(gòu)更為簡單，通入氣流量的波動對熱重測量結(jié)果影響很小，浮力效應(yīng)較小缺點：需要大流量氣體，樣品和傳感器放置較難，傳感器的膨脹加熱過程中由于橫梁的膨脹會產(chǎn)生增重現(xiàn)象水平式雙天平可以減弱這種漂移BalanceGasflow25精品PPT歡迎下載可修改TASDTQ60026精品PPT歡迎下載可修改試樣支架試樣支架的作用是支撐試樣座、坩堝、試樣等。由于它的一部分要伸入爐膛，因此除了用耐高溫材料制作外，支撐桿或絲的尺寸要適當(dāng)長，以最大可能減小熱傳導(dǎo)、熱輻射、氣流等因素對熱重的影響。27精品PPT歡迎下載可修改按天平的工作方式（測定質(zhì)量方式）可分為偏移式(或稱開環(huán)式)和回零式(或稱閉環(huán)式)

偏移式天平試樣質(zhì)量的大小直接與天平的偏移量成正比。偏移量的大小通常由位移傳感器轉(zhuǎn)變成電壓信號，經(jīng)放大后通過計算機采集、顯示或打印下來早期的熱天平大多采用偏移式天平結(jié)構(gòu)2.5熱天平的工作方式28精品PPT歡迎下載可修改回零式（閉環(huán)式）熱天平近代電子微量天平大多采用回零式精度要比偏移式的高當(dāng)試樣質(zhì)量變化而發(fā)生偏移時，用自動方式加到天平上一個與試樣質(zhì)量變化相等并相反的回復(fù)力(或力矩)，使天平回到原始的平衡位置，即所謂的回零式29精品PPT歡迎下載可修改自動回零式微量扭力式天平的工作原理當(dāng)加一質(zhì)量m在秤盤左邊時，天平橫梁支架連同扁形張絲、線圈和鋁制遮光小旗一起逆時針轉(zhuǎn)動，此時光敏三極管所受到光源的照射強度大，光敏三極管內(nèi)阻減小，放大器就有輸出電壓，其輸出電流流進后張絲到線圈，再流出前張絲經(jīng)電阻到地，線圈中的電流在永久磁場下將受力而產(chǎn)生一個順時針的力矩，來克服質(zhì)量m所產(chǎn)生的力矩，而達到平衡。30精品PPT歡迎下載可修改被測質(zhì)量m所產(chǎn)生的力矩：

M1＝mgL1L1為被測質(zhì)量與支點間的下垂平行距離；g為自由落體的加速度線圈電流I在磁場中所產(chǎn)生的力矩：

M2＝WFD＝WBIL2DW為線圈匝數(shù)；F為線圈一根導(dǎo)線在磁場中所受的力；B為線圈所處的磁通密度；L2為線圈在磁場下的有效長度。天平平衡時，

M1＝M2，因此對應(yīng)于被測質(zhì)量m的輸出電壓：其中31精品PPT歡迎下載可修改2.7熱重實驗的類型等溫（或靜態(tài)）熱重法恒溫下測定物質(zhì)的質(zhì)量變化與時間的關(guān)系一般認(rèn)為等溫法比較準(zhǔn)確，但由于比較費時，目前采用得較少在750℃H2中K2SO4-K2S體系典型TG曲線32精品PPT歡迎下載可修改非等溫（或動態(tài)）熱重法程序（線性）升降溫橫坐標(biāo)一般為溫度，時-溫線不必示于圖中一般用10℃/min加熱速率33精品PPT歡迎下載可修改線性升降溫加等溫橫坐標(biāo)一般為時間，時間-溫度線示于圖中廣泛認(rèn)可的作圖不恰當(dāng)?shù)淖鲌D34精品PPT歡迎下載可修改標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分解法

2.8熱重曲線的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)滿足：在分解溫度前的溫度區(qū)域里應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性；初始分解溫度應(yīng)具將較好的重現(xiàn)性；不同來源得到的同種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其初始分解溫度應(yīng)具有較小的差異這種標(biāo)定方法受到試樣用量、升溫速率、填裝情況以及爐內(nèi)氣氛性質(zhì)和種類等圍素的影響較常用

35精品PPT歡迎下載可修改可逆轉(zhuǎn)變標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法

適用于熱重-差熱聯(lián)用分析儀根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在發(fā)生固相相轉(zhuǎn)變或熔融過程的吸/放熱峰的初始溫度來標(biāo)定優(yōu)點是可以重復(fù)使用36精品PPT歡迎下載可修改標(biāo)樣的熱焓和轉(zhuǎn)變溫度37精品PPT歡迎下載可修改熱焓校正物質(zhì)的熔點與熔化焓

38精品PPT歡迎下載可修改用標(biāo)定溫度用的金屬絲制成直徑小于0.25mm的吊絲，把一個質(zhì)量約5mg的鉑線圈砝碼用此種吊絲掛在熱天平的試樣容器一端，當(dāng)溫度超過可熔斷的金屬吊絲的熔點時，砝碼掉下，TG曲線即產(chǎn)生一個不連續(xù)的增重。吊絲熔斷失重法標(biāo)定溫度用的金屬絲39精品PPT歡迎下載可修改居里點標(biāo)溫法

40精品PPT歡迎下載可修改Q5000IR的加熱爐內(nèi)集成了電磁鐵線圈，從而極大地簡化了居里點校正測量。在實驗過程中可改變實驗方法，通過單一實驗便可以用不同磁性的居里點材料對不同的溫度點進行校正41精品PPT歡迎下載可修改獲得熱重曲線

實驗條件：質(zhì)量mg樣品初始質(zhì)量一般由熱重分析儀的天平直接讀取，不得用靈敏度低的天平稱取后作為初始質(zhì)量！溫度掃描速率（升溫速率）℃/min；加熱方式、線性加熱、等溫、溫度調(diào)制加熱、步階等溫加熱等溫度范圍（℃或K）；氣氛類型及流速坩堝類型其他有無添加稀釋劑、實驗儀器型號、實驗人、日期等信息2.9熱重曲線的分析42精品PPT歡迎下載可修改儀器型號樣品名稱以及質(zhì)量每列數(shù)據(jù)對應(yīng)的參數(shù)控溫程序、坩堝類型、實驗氣氛等43精品PPT歡迎下載可修改44精品PPT歡迎下載可修改基線扣除基線的溫度范圍要高于樣品的溫度范圍基線的重復(fù)性要好基線的實驗條件（升降溫速率、等溫溫度及時間等）要和樣品一致基線扣除不徹底45精品PPT歡迎下載可修改獲得熱重曲線后的簡單數(shù)據(jù)處理

導(dǎo)出為ASCII類型實驗數(shù)據(jù)橫軸為溫度，縱軸為質(zhì)量變化（%）實驗數(shù)據(jù)由質(zhì)量（mg）轉(zhuǎn)換為%可由Origin軟件完成一般得到的數(shù)據(jù)橫軸為時間線性加熱無等溫段的實驗可以在origin中把時間列刪除，溫度列作為橫軸即可線性加熱含等溫段的一般以時間作為橫軸疊加微商熱重曲線46精品PPT歡迎下載可修改47精品PPT歡迎下載可修改DTG曲線單位的換算雙Y軸作圖按鈕選項48精品PPT歡迎下載可修改TG曲線的特征溫度AB段：熱重基線B點：Ti

起始溫度，初始分解溫度C點：Tf

終止溫度Tf-Ti反應(yīng)間隔Ti~Tf分解反應(yīng)溫度范圍

D點：Te外推起始溫度，外推基線與TG線最大斜率切線交點。DTG曲線上出現(xiàn)的各種峰對應(yīng)著TG曲線的各個重量變化階段。Tx%預(yù)定

失重百分?jǐn)?shù)（x%）溫度，x一般為5,10,20,50%Tp最快分解溫度，DTG曲線的峰值溫度49精品PPT歡迎下載可修改熱重曲線的計算方法

以草酸鈣脫水失重為例。三個脫水失重區(qū)間失重率的計算如下：ΔW1%=（W0-W1）100%/W0=12.5%ΔW2%=（W1-W2）100%/W0=18.5%ΔW3%=（W2-W3）100%/W0=30%總失重率ΣΔW=ΔW1+ΔW2+ΔW3=61%也可用ΔW%=（W0-W3）×100%/W0殘渣：100%-ΣΔW%=W渣%=39%DTG曲線所記錄的三個峰與CaC2O4·H2O的三步失重過程相對應(yīng)根據(jù)這三個DTG的峰面積，同樣可算出各個熱分解過程的失重量或失重百分?jǐn)?shù)50精品PPT歡迎下載可修改JThermAnalCalorim(2021)107:763–77651精品PPT歡迎下載可修改JThermAnalCalorim(2021)107:549–55352精品PPT歡迎下載可修改2.10影響熱重曲線的因素儀器因素浮力影響氣氛的對流影響坩堝材料支持器和爐子的幾何形狀天平和記錄機構(gòu)的靈敏度操作條件因素爐內(nèi)氣氛升溫速率樣品量樣品的幾何形狀樣品的裝填方式樣品的屬性53精品PPT歡迎下載可修改坩堝的影響

實驗用的坩堝對試樣、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)物和氣氛都是惰性的，既不能有反應(yīng)活性，也不能有催化活性。坩堝材料有玻璃、石英、氧化鋁、鋁土、石墨、鉑、鋁、不銹鋼等。所盛試樣量可以從1毫克到幾百克，常用的是5—100mg坩堝的材料、大小、重量和幾何形狀對熱重曲線有不同程度的影響54精品PPT歡迎下載可修改坩堝形狀對熱重曲線的影響不論是試樣受熱分解出氣體的還是試樣與周圍氣體相互作用的反應(yīng)，有關(guān)的氣體都要通過試樣表面逸出或滲入，都要通過試樣顆粒之間的擴散。在試樣量、試樣顆粒度、填裝松密度等實驗條件都相同的情況下，樣品盤的形狀不同對TG曲線也有影響。樣品盤的加深或帶蓋，給氣體的擴散增加了阻力，最終導(dǎo)致了反應(yīng)的延遲和反應(yīng)速率的降低。應(yīng)盡量使用少量試樣薄薄地攤在淺皿狀坩堝中，使過程免受擴散控制。除非為了防止試樣飛濺，一般不采用加蓋封閉坩堝，因為這會造成反應(yīng)體系氣流狀態(tài)和氣體組成的改變。55精品PPT歡迎下載可修改操作條件因素

爐內(nèi)氣氛惰性氣氛下的熱裂解為單一過程，而熱氧化理解較為復(fù)雜氣氛對實驗結(jié)果有較大影響，必須注明氣氛條件，包括：

(1)靜態(tài)還是動態(tài)氣氛若為靜態(tài)氣氛則產(chǎn)物的分壓有更加明顯的影響，使反應(yīng)向高溫移動，并且要受升溫速率的影響；動態(tài)氣氛則分壓影響鉸小。

(2)氣氛的種類氣氛的種類可概括為：空氣(最一般的氧化氣氛N2、Ar、He(惰性氣氛)H2、CO、CH4(還原性氣氛)O2(強氧化性氣氛)CO2(從試樣生成的或與試樣反應(yīng)產(chǎn)生的)Cl2，F(xiàn)2、NH3等(腐蝕性氣體)；水蒸汽；以上氣體的混合氣氛減壓、真空、高壓56精品PPT歡迎下載可修改JournalofThermalAnalysisandCalorimetry,Vol.97(2022)2,415–419空氣下比氮氣下失重多57精品PPT歡迎下載可修改JThermAnalCalorim(2021)107:305–311DAS：二苯胺-4-磺酸鈉（C12H10NSO3Na）空氣下比氮氣下失重少58精品PPT歡迎下載可修改升溫速率的影響這是對TG曲線最大的影響因素由于TG實驗中試樣和爐壁不接觸，試樣的升溫是靠介質(zhì)-坩堝-試樣進行熱傳遞，在爐子和試樣之間形成溫差。這受到試樣性質(zhì)、尺寸、試樣本身物理(或化學(xué))變化引起的熱焓變化等因素的影響，并在試樣內(nèi)部也可形成溫度梯度。這個非平衡過程隨升溫率升高而加劇，即溫差隨升溫速率的提高而增加升溫速率越大溫度滯后越嚴(yán)重，開始分解溫度Ti及終止分解溫度Tf都越高，溫度區(qū)間也越寬。

一般進行熱重法測定不要采用太高的升溫速率，對傳熱差的高分子物試樣一般用5～10K／min，對傳熱好的無機物、金屬試樣可用10～20K／min59精品PPT歡迎下載可修改不同升溫速率下的TG曲線可以用來進行動力學(xué)分析

升溫速率是一個重要的程序變量在某一溫度下，與快速升溫相比，在慢速升溫時反應(yīng)速率常數(shù)(或反應(yīng)程度)更大。圖中幾條線是平行的，熱解反應(yīng)的活化能是相同的，說明其反應(yīng)機制并無變比。60精品PPT歡迎下載可修改JournalofThermalAnalysisandCalorimetry,Vol.96(2022)2,439–44161精品PPT歡迎下載可修改樣品量對TG曲線的影響試樣量大時，由于熱傳導(dǎo)(特別是對于導(dǎo)熱性差的高分子材料等)，在試樣內(nèi)形成溫度梯度，并且試樣的起始量越大，則在其內(nèi)部的溫度差也越大分解的揮發(fā)產(chǎn)物須經(jīng)內(nèi)層向外層擴散，逸出表面，擴散障礙影響這一過程的進行．加大試樣量通常使曲線的分辨率變差，并移向較高溫度，反應(yīng)所需的時間加長。試樣量加大，試樣內(nèi)部溫度梯度也加大，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物的擴散速率降低，因而影響了TG曲線的位置和形狀在儀器靈敏度允許的范圍內(nèi)，一般采用盡可能少的試樣用來進行實驗。62精品PPT歡迎下載可修改樣品的幾何形狀和粒度的影響試樣的形狀和顆粒度大小的不同對氣體產(chǎn)物擴散的影響也不同，由此改變了反應(yīng)速度，進而影響TG曲線的形狀。大片狀試樣的分解溫度比顆粒狀的要高，粗顆粒的試樣比細顆粒的分解溫度要高此外，某些大晶粒試樣在加熱過程產(chǎn)生爆濺現(xiàn)象，致使TG曲線上出現(xiàn)實然失重，這種情況應(yīng)加以避免。63精品PPT歡迎下載可修改JThermAnalCalorim(2021)107:463–46964精品PPT歡迎下載可修改樣品填裝方式的影響試樣的填裝方式對TG曲線也有影響。試樣填裝越緊密，試樣顆粒間接觸好，熱傳導(dǎo)性越好，因而溫度滯后現(xiàn)象越小。缺點：不利于氣氛與試樣顆粒間的接觸，阻礙了分解氣體的擴散和逸出。通常把試樣放入坩堝后，輕輕敲一敲，鋪成均勻的薄層，這樣可以獲得重現(xiàn)性較好的TG曲線。65精品PPT歡迎下載可修改其他因素試樣的飛濺樣品填裝過緊、較大顆?；蚓顦悠?，加熱后均有可能產(chǎn)生迸濺，導(dǎo)致突然失重解決方案：填裝不宜過緊、坩堝加帶孔蓋KMnO4不加蓋air氣氛，10℃/minKMnO4加蓋扎孔air氣氛，10℃/min快速失重區(qū)等溫線仍為線性，說明此劇烈轉(zhuǎn)變非化學(xué)變化66精品PPT歡迎下載可修改試樣的反應(yīng)潛熱、比熱和熱傳導(dǎo)系數(shù)反應(yīng)熱引起的試樣溫度高于或低于爐溫，取決于試樣是放熱還是吸熱。爐溫和試樣溫度之間因熱效應(yīng)引起的溫度相差可以達到30℃甚至更高，它對計算動力學(xué)參數(shù)帶來嚴(yán)重誤差，因此必須通過溫度標(biāo)定（或校正）來消除可能產(chǎn)生的誤差。67精品PPT歡迎下載可修改JThermAnalCalorim(2021)107:305–311DAS：二苯胺-4-磺酸鈉（C12H10NSO3Na）68精品PPT歡迎下載可修改儀器的工作環(huán)境儀器應(yīng)放置在恒溫恒濕的環(huán)境中，濕度過大會影響實驗結(jié)果保證爐子出氣口暢通，不得有高溫冷凝物質(zhì)堵塞出口69精品PPT歡迎下載可修改2.12有關(guān)熱重分析法的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)美國材料與試驗協(xié)會AmericanSocietyforTestingandMaterialsASTM、ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)E0473-00TerminologyRelatingtoThermalAnalysisD4000-01IdentificationofPlasticMaterials

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OxidationOnsetTemperaturebyTGA71精品PPT歡迎下載可修改72

D3850-94RapidThermalDegradationofSolidElectricalInsulatingMaterialsby

ThermogravimetricMethods用熱重分析方法測量絕緣材料的快速熱分解過程D3895-98OxidativeInductionTimeofPolyolefinsbyThermalAnalysis熱分析方法測定的聚烯烴的氧化誘導(dǎo)時間D6382-99

DMAandTGAofRoofingandWaterproofingMembraneMaterial屋頂和防水的膜材料DMA和TGA72精品PPT歡迎下載可修改標(biāo)準(zhǔn)編號標(biāo)準(zhǔn)名稱發(fā)布部門實施日期狀態(tài)

GA/T76-1994

物質(zhì)恒溫穩(wěn)定性的熱分析試驗方法1994-12-01現(xiàn)行

GB/T13464-1992

物質(zhì)熱穩(wěn)定性的熱分析試驗方法國家技術(shù)監(jiān)督局1992-01-02作廢

GB/T13464-2021

物質(zhì)熱穩(wěn)定性的熱分析試驗方法國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫.2022-03-01現(xiàn)行

GB1425-1978

熱分析測量貴金屬共晶合金熔流點的試驗方法1979-07-01作廢

GB/T17802-1999

可燃物質(zhì)動力學(xué)常數(shù)的熱分析試驗方法國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2022-03-01作廢

GB/T17802-2021

熱不穩(wěn)定物質(zhì)動力學(xué)常數(shù)的熱分析試驗方法國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局？？現(xiàn)行有關(guān)熱重分析的國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（國標(biāo)及行標(biāo)）73精品PPT歡迎下載可修改標(biāo)準(zhǔn)編號標(biāo)準(zhǔn)名稱發(fā)布部門實施日期狀態(tài)

GB/T19267.12-2021

刑事技術(shù)微量物證的理化檢驗第12部分:熱分析法國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫.2021-01-01作廢

GB/T19267.12-2021

刑事技術(shù)微量物證的理化檢驗第12部分：熱分析法公安部2022-03-01現(xiàn)行

GB/T6425-1986

熱分析術(shù)語國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會

1987-04-01作廢

GB/T6425-2021

熱分析術(shù)語國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫.2021-11-01現(xiàn)行

JB/T6298-1992

用熱分析儀測定煤燃燒特性試驗方法1993-01-01作廢

JB/T6856-1993

熱重差熱分析儀機械工業(yè)部1994-01-01現(xiàn)行74精品PPT歡迎下載可修改2.13熱重分析法的應(yīng)用在有機化學(xué)中的應(yīng)用在高分子科學(xué)中的應(yīng)用在分析化學(xué)中的應(yīng)用在無機化學(xué)中的應(yīng)用在礦物科學(xué)中的應(yīng)用在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用在吸附科學(xué)中的應(yīng)用75精品PPT歡迎下載可修改在有機化學(xué)中的應(yīng)用在研究有機化合物熱分解過程時，要注意實驗氣氛和加熱速率的影響最初的分解產(chǎn)物在空氣中往往發(fā)生二次氧化分解，而且一旦分解過程發(fā)生燃燒，這種燃燒就會持續(xù)進行下去，致使分解過程更加復(fù)雜有機化合物分解過程十分復(fù)雜很多分解過程都常出現(xiàn)多個階段重疊，各種反應(yīng)在一個狹窄的溫區(qū)內(nèi)同時進行，而且在整個熱處理過程中，樣品的物理狀態(tài)也在改變，這給分析和推斷分解過程造成極大困難76精品PPT歡迎下載可修改Fig.1aTGofdyeI,JThermAnalCalorim(2021)107:763–776有機物分解機理的研究77精品PPT歡迎下載可修改Scheme1ThermaldecompositionschemeofdyeI78精品PPT歡迎下載可修改在藥物分析中的應(yīng)用類型實例

熔融

藥品物質(zhì)的熔點；純度測試

蒸餾 液體或半固體賦形劑的蒸發(fā)

升華 在凍干時去掉水份

脫附 潮濕顆粒樣品的干燥

去溶劑及結(jié)晶水結(jié)晶水合物中化學(xué)計量水的去除

吸附 藥物對氣態(tài)溶劑的吸附

化學(xué)吸附溶劑化 賦形劑吸附水蒸氣

分解 藥物的熱分解

配位 藥品和環(huán)式糊精合成的復(fù)合體79精品PPT歡迎下載可修改熱重法對成藥的定量檢測成藥的熱分解過程：脫水。脫水過程大約在60~300℃，在TG曲線上有明顯的平臺。在這個溫度范圍內(nèi)可涉及吸附水、結(jié)晶水和組分水的脫除。脫羧。加熱有機物的鈣鹽一般先生成碳酸鈣．然后碳酸鈣在600~800℃分解出CO2，而碳酸氫鈉的分解則在60~200℃范圍內(nèi)進行。發(fā)泡劑(包括KHCO3、NaHCO3、檸檬酸或酒石酸)。它們的分解產(chǎn)物主要是CO2和水。根據(jù)TG曲線的拐點可推斷中間產(chǎn)物的形成。如果已知分解反應(yīng)，則容易確定所生成的產(chǎn)物。否則，要與已知藥物的標(biāo)準(zhǔn)TG曲線進行對比才能作出準(zhǔn)確的判斷。在這種情況下DTG曲線更為有用。由主要成分的揮發(fā)、升華或分解所產(chǎn)生的失重確定藥物的主要組成80精品PPT歡迎下載可修改81精品PPT歡迎下載可修改TG法測量藥物中的水分很多藥物都含有水分（自由水、結(jié)晶水、羥基水）水分的存在對于藥品的保質(zhì)期和藥品的性能有很大的影響TG可以檢測和控制藥品中的水分(也包括其它的揮發(fā)份)結(jié)晶水的分解82精品PPT歡迎下載可修改在炸藥和固體火箭推進劑分析中的應(yīng)用炸藥亦被稱為含能材料，即指能釋放出巨大能量的物質(zhì)。按其用途可分為起爆藥和猛炸藥。起爆藥用于引發(fā)主體炸藥爆炸，而猛炸藥則是產(chǎn)生強大破壞力的主體炸藥?，F(xiàn)代所用的炸藥主要是以硝基、硝酸脂基與硝氨基等酸性物質(zhì)為主軸的有機化合物，可長時期安全穩(wěn)定并存而不產(chǎn)生急速氧化作用的各式炸藥，其中的單質(zhì)炸藥以TNT（Trinitrotoluene，三硝基甲苯，C7H5N2O6）、HMX（Octogen，環(huán)四甲基四硝酸，C4H8N8O8）、PETN（Penthrite，C5H3N4O12）、RDX（Hexogen，黑索今，C6H6N6O6）等四種基本單質(zhì)炸藥，其中除了TNT可直接裝藥外，其它皆以混合炸藥的模式或經(jīng)鈍感處理后裝填使用。83精品PPT歡迎下載可修改爆發(fā)溫度194℃TG曲線在爆發(fā)溫度附近出現(xiàn)表觀增重與試樣釋放氣體產(chǎn)物過程中改變了天平的平衡狀態(tài)有關(guān)槍炮火藥的TG曲線實驗要求：樣品量少，氣體流速適當(dāng)加大必要時加入稀釋劑84精品PPT歡迎下載可修改固體火箭推進劑的TG曲線85精品PPT歡迎下載可修改在高分子科學(xué)中的應(yīng)用評價材料熱穩(wěn)定性研究高分子材料的熱特性研究添加劑的作用研究高分子材料的組成研究高分子材料的共混和共聚研究高分子材料的固化研究高分子材料的氧化誘導(dǎo)期研究高分子材料的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究高分子材料的老化86精品PPT歡迎下載可修改評價材料熱穩(wěn)定性熱重法是評價高分子材料熱穩(wěn)定性的一種重要的方法當(dāng)高分子材料受熱分解時，主要發(fā)生三種情況：一步分解破壞為單體先從側(cè)鏈脫掉低分子量的小分子，然后主鏈破壞、炭化分解破壞為分子碎片，分解破壞方式不同，TG曲線不同87精品PPT歡迎下載可修改橡膠中碳黑(Carbon)含量分析碳黑經(jīng)常用來與橡膠共混來改進其化學(xué)或物理性能，例如，增強其抗紫外線性能，作為增強成分來提高橡膠制品的強度，或者作為填充料。除了揮發(fā)性有機物和添加劑之外，其余的都是聚合物和碳黑，可算出含量分別為52﹪和29﹪。PolymerCarbonVolatiles88精品PPT歡迎下載可修改JThermAnalCalorim(2021)107:355–36389精品PPT歡迎下載可修改研究高分子材料的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究高分子材料的老化90精品PPT歡迎下載可修改TGA研究酚醛樹脂的分解動力學(xué)CARBON48(2010)352–35891精品PPT歡迎下載可修改92精品PPT歡迎下載可修改在分析化學(xué)中的應(yīng)用沉淀物組成分析確定用固體配制標(biāo)準(zhǔn)分析溶液的熱處理溫度復(fù)雜混合物的組成分析化合物的分離和結(jié)構(gòu)分析93精品PPT歡迎下載可修改實例：含有鈣、鎂離子的二元混合物分析鈣和鎂離子作為草酸鹽而被沉淀得到的TG曲線與各自的草酸鹽TG曲線比較．以x，y分別代表鈣和鎂的重量，m和n分別代表在500℃時(MgO+CaCO3)和900℃時(MgO+CaO）混合物的重量百分?jǐn)?shù)（由TG曲線得到），則：于是94精品PPT歡迎下載可修改化合物的分離和結(jié)構(gòu)分析對某些化學(xué)法難以分離的化合物用熱重法進行熱分離，簡便、快速而具有較大的實用價值。稀土元素因其價數(shù)、離子半徑相近，用化學(xué)法分離十分困難。將各稀土化合物近行TG分析，掌握其分解情況，然后通過控制混合物的分解溫度和時間，進行分步分解，使一部分組分轉(zhuǎn)變成難溶于水的氧化物或堿式鹽，未分解的進入溶液，如此重復(fù)操作即可達到分離的目的。熱分析法用于結(jié)構(gòu)分析時，常見的是TG法在其它分析方法配合下確定物質(zhì)所含的結(jié)晶水及其結(jié)合狀態(tài)，判別物質(zhì)是晶態(tài)還是非晶態(tài)和研究配位化合物的結(jié)構(gòu)在確定試劑或重量分析中的沉淀物的干燥溫度時TG能為化學(xué)分析提供比較確切的干燥操作參數(shù)95精品PPT歡迎下載可修改JThermAnalCalorim(2021)107:439–44596精品PPT歡迎下載可修改在無機化學(xué)中的應(yīng)用純無機化合物、礦物、陶瓷、金屬、合金、燒結(jié)炭化物、玻璃、催化劑、建筑材料等，均為可應(yīng)用熱重法研究熱穩(wěn)定性、分解反應(yīng)和脫水反應(yīng)研究催化劑研究絡(luò)合物和金屬有機化合物測定相圖測定純度研究磁性變化(居里點測定)研究與氣體介質(zhì)間的關(guān)系研究熱分解過程和機理研究反應(yīng)動力學(xué)97精品PPT歡迎下載可修改Cu(OH)2在157℃處發(fā)生的是吸熱的失水反應(yīng)，失水量是18.40％，接近理論值18.47％；在1040℃發(fā)生的是吸熱的還原反應(yīng)，這時的失重為10．00％，理論值是10.06％(2CuO→Cu2O+0.5O2)；1106℃出現(xiàn)的是Cu2O的熔融吸熱峰，此時質(zhì)量不再變化。MnCO3在378℃處發(fā)生的是脫去CO2的吸熱反應(yīng)(MnCO3→MnO+CO2)，并有明顯失重；470~540℃和580~800℃出現(xiàn)的是氧化反應(yīng)放熱峰，TG曲線為增重；900℃左右發(fā)生的是還原反應(yīng)（Mn2O3→2/3Mn3O4+1/6O2），表現(xiàn)為吸熱和失重。將MnCO3、放在N2氣氛中，此時僅有470℃左右的吸熱峰．而其它峰消失。這一事實進一步證明了MnCO3在空氣中的分解過程存在氧化還原反應(yīng)。Cu(OH)2和MnCO3的TG-DTA曲線熱穩(wěn)定性、分解反應(yīng)和脫水反應(yīng)98精品PPT歡迎下載可修改JThermAnalCalorim(2021)107:607–61699精品PPT歡迎下載可修改研究催化劑TG可用于研究催化劑的催化活性和催化劑的中毒現(xiàn)象以及環(huán)境因素對催化劑性能的影響等，廣泛應(yīng)用于評價和選擇催化劑肼分解催化劑焙燒溫度的選擇肼分解催化劑是以Al2O3為載體，浸漬后的組成為H2IrCl6/Al2O3。為將負載H2IrCl6分解為IrCl3，要求在氮氣下進行焙燒。DTG出現(xiàn)兩個峰，TG曲線上皆有對應(yīng)的失重。第一個峰出現(xiàn)在150℃之前，為脫表面吸附水峰；第二個峰出現(xiàn)在240~400℃溫區(qū)，為負載H2IrCl6的分解峰。

H2IrCl6/Al2O3→IrCl3/Al2O3+2HCl↑+1/2Cl2↑

顯然，對肼分解催化劑，其焙燒溫度系指負載鹽分解終了的溫度。故由其焙燒的TG-DTG曲線，可以直接確定肼分解催化劑的焙燒溫度為400℃。100精品PPT歡迎下載可修改研究絡(luò)合物和金屬有機化合物通過對絡(luò)合物的熱穩(wěn)定性和分解機理的研究可以獲得有關(guān)絡(luò)合物結(jié)構(gòu)的信息六氯-內(nèi)亞甲基四氫化酞酸(HET酸)在塑料工業(yè)中是很重要的化合物，這種二羧酸的金屬絡(luò)合物和它的衍生物在工業(yè)上有廣泛的用途。研究表明C-Cl鍵的熱穩(wěn)定性要比HET酸高，含下列四種金屬的金屬絡(luò)合物的穩(wěn)定性按下述次序排列；

Cu＜Co＜Zn＜Mg在固相中從半夾心絡(luò)合物分解出CH3I與在溶液中的分解溫度相同的，但是在熱重曲線中卻顯示出有兩個獨立步驟的反應(yīng)機理101精品PPT歡迎下載可修改JThermAnalCalorim(2021)107:651–659102精品PPT歡迎下載可修改在礦物科學(xué)中的應(yīng)用礦物組成與分解礦物的結(jié)晶水和結(jié)合水的測定礦物中有機物含量的測定煤的燃燒、不同氣氛下的炭化、礦物質(zhì)含量石油的蒸發(fā)過程、重餾分中揮發(fā)組分的測定石油產(chǎn)品的熱分解及分解動力學(xué)潤滑油的表征及熱穩(wěn)定性研究瀝青的表征及瀝青中的蠟含量測定103精品PPT歡迎下載可修改礦物的結(jié)晶水和結(jié)合水的測定熱重法可以測定出物理水和結(jié)合水的含量，混合物中結(jié)晶水的含量在粘土礦物學(xué)的研究中占重要地位．熱重法測定高嶺土-鋰蒙脫石混合物成分的過程由于脫羥基反應(yīng)，高嶺土失去20.6％的水，而鋰蒙脫石失去12.4%的水根據(jù)混合物的失重曲線，可以發(fā)現(xiàn)這種混合物中含有高嶺土70％，含鋰蒙脫石30%，與理論值完全一致．104精品PPT歡迎下載可修改JThermAnalCalorim(2021)107:1143–1146105精品PPT歡迎下載可修改在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用在建筑材料中的應(yīng)用建材的熱穩(wěn)定性、燃燒溫度等的測定水合硅酸鈣中游離氫氧化鈣和碳酸鈣的測定凝固水泥中各種晶相之比測定硬化混凝土中的水含量在生物材料中的應(yīng)用腎結(jié)石的成分分析木材、紙張、紡織品等的成分分析生物體的含水量分析生物材料的熱穩(wěn)定性分析在食品工業(yè)中的應(yīng)用在環(huán)境保護領(lǐng)域的應(yīng)用空氣中塵埃的成分分析固體廢棄物、生活垃圾中有機物含量的分析在考古領(lǐng)域的應(yīng)用在司法鑒定和消防安全中的應(yīng)用106精品PPT歡迎下載可修改在生物材料中的應(yīng)用有關(guān)腎結(jié)石的一些定量數(shù)據(jù)可以從TG曲線得出一般的腎結(jié)石是由草酸鈣、鈣鎂和銨的磷酸鹽、磷灰石、尿酸、尿酸鹽以及胱氨酸組成。在200℃左右脫結(jié)晶水，在510、780℃附近分別為CO、CO2逸出的過程草酸鈣體系腎結(jié)石的TG曲線107精品PPT歡迎下載可修改動物臟器和食用肉的分析1-鼠心臟；2-鼠脾臟；3-鼠肝臟；4-雞肝臟5-變質(zhì)肉6-正常肉在升溫過程各臟器大致分兩步失重；DTA曲線在40~60℃有吸熱峰、這時的起始失重是自由水的蒸發(fā)；而后的高溫失重是結(jié)合水的蒸發(fā)根據(jù)結(jié)合水和自由水的特征，可了解臟器的功能信息：鼠的各臟器的自由水量按肝、脾、腎、心的順序增多，心臟中的自由水為肝臟的自由水的2.4倍。正常肉的DTA曲線在75℃附近有變化，可區(qū)分自由水和結(jié)合水；而變質(zhì)肉連續(xù)蒸發(fā)，兩個過程無明顯分離，與正常肉有明顯的差別。用這種方法可以鑒別肉的質(zhì)量變質(zhì)肉的自由水增加，結(jié)合水減少108精品PPT歡迎下載可修改在環(huán)境保護領(lǐng)域的應(yīng)用塵埃