哈尔滨工业大学 结构分析导论第三章 热分析.ppt

第3章热分析

;概述;热分析定义;热物理性质变化;;热分析方法的种类;物质;;热分析的优点;热分析发展的历史;热分析发展的历史;;热分析测定方法;测定物理量随温度变化的方法;⑴测量能量变化的方法;⑴测量能量变化的方法;⑵测量质量变化的方法;⑵测量质量变化的方法;⑶测定尺寸变化的方法;⑶测定尺寸变化的方法;⑷测定结构变化的方法;⑷测定结构变化的方法;(5)测定试样加热中产生气体的方法;thermogravimetry（TG）

热重分析是热分析中最简单的、最常用的方法之一，

被用于研究物质的重量随温度变化的规律，提示样品的组成与结构方面的关系。;一、基本原理;一、基本原理;

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;热重分析仪;二、TG曲线;二、TG曲线;DTG曲线;DTG曲线上出现的峰表示质量发生变化，峰的面积与试样的质量变化成正比，峰顶与失重变化速率最大处相对应。;微商热重法DTG;TG、DTG曲线;质量分数(%);TG、DTG曲线;台阶数与峰数对应;曲线影响因素;（1）升温速度;（2）气氛;（2）气氛;（2）气氛;（3）样品的粒度和用量;（4）试样皿（坩锅）;试样皿（坩锅）;TG分析用的仪器是热天平，能加热样品并称其质量，热天平由加热炉、程序控温系统，记录系统等部分组成。加热炉中可用不同气氛（空气、氮气等保护性气体）。;四、TG的应用;无机物及有机物的脱水和吸湿；

无机物及有机物的聚合与分解；

矿物的燃烧和冶炼；

金属及其氧化物的氧化与还原；

物质组成与化合物组分的测定；

煤、石油、木材的热释；

金属的腐蚀；

物料的干燥及残渣分析；;结晶硫酸铜(CuSO4·5H2O)的脱水;结论;矿物的鉴定;注意;第二节差热分析DTA;第二节差热分析DTA;第二节差热分析DTA;这里需要一个参照物，参照物在升温过程中不发生变化，温度只随加热温度变化而变化。

一般情况下，对于无机物，参照物可选择AL2O3、SiC；

对于有机物，常用硅油为参照物。;二、DTA仪器;DTA仪的基本结构;第二节差热分析DTA;（1）加热炉;（2）温控系统;（3）差热系统;第二节差热分析DTA;;差热曲线的判读;（1）DTA曲线的特征;DTA曲线;（2）DTA曲线上转变点的确定;DTA曲线;吸热峰、放热峰;四、DTA曲线的影响因素;DTA曲线的影响因素;???1）升温速率;高岭土的DTA曲线;MnCO3的DTA曲线;丙四苯的DTA曲线;升温速率;（2）样品;高岭石的DTA曲线;CuSO4·5H2O的DTA曲线;样品;NH4NO3的DTA曲线;样品;（3）压力、气氛;第二节差热分析DTA;;五、应用;

1.定性分析

DTA定性分析，就是通过实验获得DTA曲线，根据曲线上吸、放热峰的形状、数量、特征温度点的温度值，即曲线上特定形态来鉴定分析试样及其热特性。所以，获得DTA曲线后，要清楚有关热效应与物理化学变化的联系，再掌握一些纯的或典型物质的DTA曲线，便可进行定性分析。

;差热曲线的分析;陶瓷原材料常见热效应的实质;重量变化、体积变化与物理化学变化的联系;海泡石：Mg8[Si12O30](OH)4(OH2)48H2O

的DTA曲线

;常见陶瓷原料的差热曲线;二、定量分析

一般是采用精确测定峰面积或峰高的办法，然后以各种形式确定矿物在混合物中的含量。

1）定量基本公式：

ΔH=K·A

A=K·m

2）图表法

3）单矿物标准法

4）面积比法;第三节差示扫描量热法DSC;一、基本原理;dQ/dt=dQ/dT?dT/dt

Q：热量t：时间T：温度

dQ/dt：纵坐标信号，mW；

dT/dt：程序温度变化速率，?C/min;

纵坐标信号的大小与升温速度成正比;DSC是动态零位平衡原理,在控制温度变化情况下，以温度（或时间）为横坐标，以样品与参比物间温差为零所需供给的热量为纵坐标所得的扫描曲线。

DTA是测量?T-T的关系，而DSC是保持?T=0，测定?H-T的关系。;功率补偿型(PowerCompensation)

在样品和参比物始终保持相同温度的条件下，测定为满足此条件样品和参比物两端所需的能量差，并直接作为信号?Q（热量差）输出。

热流型(HeatFlux)

在给予样品和参比物相同的功率下，测定样品和参比物两端的温差?T，然后根据热流方程，将?T（温差）换算成?Q（热量差）作为信号的输出。;Furnace;功率补偿型方式

补偿试样

同时变化试样和参比物电流

分别补偿

加热方式

外热式——升降温慢、基线平滑

内热式——升降温快、基线不好;功率补偿型DSC示意图

S——试样；R