第三篇热分析 第一节差热分析法(DTA) 第二节差示扫描量热法(DSC) 第三节热重法(TG) 衍射分析 电磁辐射 ·电子显微分析 或 ·分子光谱 高速运动的粒子束 •核磁共振
1 第三篇 热分析 第一节 差热分析法（DTA） 第二节 差示扫描量热法（DSC） 第三节 热重法（TG） •衍射分析 •电子显微分析 •分子光谱 •核磁共振 电磁辐射 或 高速运动的粒子束
热分析 热分析法的技术基础 1.差热分析法 )基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 加热或冷却 1)基本原理 2)影响因肃 物质 物理性质 3)应用 3.热重法 热分析 )基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析 1.差热分析法 )基本原理 ■热分析(TA):在程序控制温度条件下，测量物质 2)影响因素 的物理性质随温度变化函数关系的技术。 2.差示扫描量热法 ■数学表达式为：P=f(T)。 )基本原理 2)影响因素 ■程序控制温度：用固定的速度加热、冷却或恒温 3)应用 ·物理性质：物质的热焓、温度、比热、导热系数、 3.热重法 )基本原理 质量、尺寸、机械、声学、电学及磁学性质等。 2)影响因素 3)应用
2 物质 热分析法的技术基础 热分析 加热或冷却 物理性质 热分析 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 n 热分析（TA）:在程序控制温度条件下，测量物质 的物理性质随温度变化函数关系的技术。 n 数学表达式为：P＝f（T）。 n 程序控制温度：用固定的速度加热、冷却或恒温。 n 物理性质：物质的热焓、温度、比热、导热系数、 质量、尺寸、机械、声学、电学及磁学性质等。 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析
热分析 热分析技术分类 1.差热分析法 1)基本原理 物理性质 分析技术 物理性质分析技术 2)影响因素 质量 热重法 尺寸 热膨胀法 2.差示扫描量热法 1)基本原理 逸出气体分析 力学特性 热机械法 2)影响因肃 声学特性热声学法 3)应用 3.热重法 焓 差示扫描量热 光学特性 热光学法 1)基本原理 温度 差热分析 电学特性 热电学法 2)影响因素 3)应用 加热曲线测定 磁学特性热磁学法 t200.1℃.082124mg 1质化.09% -02 04 -oo 1解值229℃.0295 1]W-4n.dsu ℃.127
3 物理性质 分析技术 物理性质 分析技术 质量 热重法 尺寸 热膨胀法 逸出气体分析 力学特性 热机械法 声学特性 热声学法 焓 差示扫描量热 光学特性 热光学法 温度 差热分析 电学特性 热电学法 加热曲线测定 磁学特性 热磁学法 热分析技术分类 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析 100 200 300 400 500 600 700 温度 /℃ -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 DTA/(uV/mg) 80 85 90 95 100TG /% -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 DTG /(%/min) [1] W-4#.dsu TG DTA DTG [1] 峰值: 200.1 ℃, 0.62124 uV/mg [1] 峰值: 262.9 ℃, 0.29545 uV/mg [1] 质量变化: -8.09 % [1] 质量变化: -10.14 % [1] 残留质量: 80.32 % (798.1 ℃) [1] 峰值: 137.2 ℃, -1.27 %/min [1] 峰值: 268.0 ℃, -1.01 %/min [1] 峰值: 200.3 ℃, -0.91 %/min [1] [1] 放热
热分析 1.差热分析法 一、差热分析法(DTA) )基本原理 2)影响因素 Differential Thermal Analysis 2.差示扫描量热法 )基本原理 1.基本原理 2)影响因素 3)应用 2.影响因素 3.热重法 )基本原理 2)影响因 3)应用 热分析 1.基本原理 1.差热分析法 ·差热分析(DTA):程序控制温度，建立被测物 )基本原理 质和参比物的温度差与温度关系的一种技术。 2)影响因素 2.差示扫描量热法 ·数学表达式：△T=T-T,=fT或t) )基本原理 2)影响因素 T,T分别代表试样及参比物温度； 3)应用 T是程序温度；t是时间 3.热重法 无热效应，△T=T-T=0 )基本原理 2)影响因素 吸热反应，△T=TsT,0
4 一、差热分析法（DTA） Differential Thermal Analysis 1.基本原理 2.影响因素 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析 • 差热分析（DTA）：程序控制温度，建立被测物 质和参比物的温度差与温度关系的一种技术。 • 数学表达式：△T＝Ts－Tr ＝f(T或t) Ts ，Tr分别代表试样及参比物温度； T是程序温度；t是时间 无热效应，△T＝Ts－Tr =0 吸热反应，△T＝Ts－Tr0 1. 基本原理 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析
热分析 1.基本原理 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 ·参比物：在测定条件下不产生任何热效应 2.差示扫描量热法 的惰性物质。 1)基本原理 2)影响因素 ,常用的参比物：-Al203(经1270K煅烧的高 3)应用 3.热重法 纯氧化铝粉) 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析 ·记录的曲线叫差热曲线或DTA曲线 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 热峰 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 热 2)影响因素 3)应用 T/K
5 •参比物：在测定条件下不产生任何热效应 的惰性物质。 •常用的参比物：α-Al2O3（经1270K煅烧的高 纯氧化铝粉） 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析 1. 基本原理 •记录的曲线叫差热曲线或DTA曲线 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析
热分析 1.差热分析法 )基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 ☑ 气东制 炉子 3)应用 3.热重法 炉温控制 )基本原理 差热分析仪结构示意图 1样品： ，参比物 3加热块；4加热器 :伏大器一记录仪 2)影响因肃 7一温度程 3)应用 电偶；6 8-样品热电偶；9-参比热电偶；10-放大器； 11-x-y记录仪。 热分析 1.差热分析法 温差热电偶 1)基本原理 2)影响因肃 检流计 2.差示扫描量热法 ⊙ 1)基本原理 2)影响因肃 3)应用 3.热重法 )基本原理 试。 R 2)影响因素 3)应用 热电效应 温差热电偶 6
6 差热分析仪结构示意图 1-样品； 2-参比物； 3-加热块；4-加热器； 5-加热块热电偶；6-冰冷联结；7-温度程控； 8-样品热电偶； 9-参比热电偶；10-放大器； 11-x-y记录仪。 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析 试 样 参 比 物 检流计 E1 E ’ 1 温差热电偶 热电效应 温差热电偶 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析
△T=T,-T 热分析 人基线：曲线上△T近似 执 等于0的区段，即样品 1.差热分析法 未发生物理或化学状态 1)基本原理 变化。 2)影响因素 人峰：曲线离开基线又 2.差示扫描量热法 回到基线的部分，包括 1)基本原理 放热峰（向上）和吸热 2)影响因素 峰（向下）。 3)应用 人峰宽：曲线偏离基线 3.热重法 T/K 又返回基线两点间的距 1)基本原理 峰高：表示试样和参比物之间 离(AC)或温度间距。 2)影响因素 的最大温度差(BF)。 3)应用 峰面积：峰和内插基线之间 所包围的面积ABC, 热分析 向上和向下的峰代表？ 1.差热分析法 如何形成的？ 1)基本原理 2)影响因素 T-t 2.差示扫描量热法 △T 900 1)基本原理 2)影响因素 300 3)应用 100 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 DTA曲线 3)应用 t/min
7 ©基线：曲线上ΔT近似 等于0的区段，即样品 未发生物理或化学状态 变化。 ©峰：曲线离开基线又 回到基线的部分，包括 放热峰（向上）和吸热 峰（向下）。 ©峰宽：曲线偏离基线 又返回基线两点间的距 峰高：表示试样和参比物之间 离（AC）或温度间距。 的最大温度差（BF）。 峰面积：峰和内插基线之间 所包围的面积ABC。 F △T＝Ts－Tr 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析 t/min △T T-t 向上和向下的峰代表？ 如何形成的? T 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析
热分析 差热曲线中的吸/放热峰是如何形成的？ 1.差热分析法 非线性升温 )基本原理 2)影响因素 热传递 2.差示扫描量热法 参比物 )基本原理 2)影响因肃 times] 3)应用 3.热重法 峰面积：熔化热 [mW/mgl )基本原理 2)影响因素 DTA曲线 3)应用 time s] 热分析 1.差热分析法 1)基本原理 ATa=Cr-Cs.dr K dt 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 基线a d△H 2)影响因肃 di=Cs dt +K(AT-ATa) d△T 3)应用 C反应终点 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 8
8 t 1 t 2 time [s] re ferenc e signal sa mple signal melting temperature electric potential [ V] (~temperature) m t1 t2 time [s ] peak area A ~ heat of melting [mW/mg] T = T - T S R 0 TM TM 样品 参比物 样品熔点 峰面积：熔化热 [mW/mg] 温 度 差热曲线中的吸 / 放热峰是如何形成的? DTA曲线 非线性升温 热传递 tA 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析 ∆𝑇 = 𝐶 − 𝐶 � ∗ �� 𝑑 �∆� 𝑑 = 𝐶 �∆� 𝑑 + �(∆� − ∆𝑇) 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析
热分析 DTA曲线影响因素？ 1.差热分析法 1)基本原理 热的 2)影响因素 人峰位置 2.差示扫描量热法 1)基本原理 人峰面积 2)影响因素 3)应用 人峰的形状 3.热重法 人峰的个数 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析 1.差热分析法 1)基本原理 一、差热分析法(DTA) 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1基本原理 1)基本原理 2)影响因素 2影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用
9 ©峰位置 ©峰面积 ©峰的形状 ©峰的个数 DTA曲线影响因素? 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析 一、差热分析法（DTA） 1.基本原理 2.影响因素 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析
热分析 DTA曲线受多种因素影响，可分为： 1.差热分析法 )基本原理 (1)仪器因素：与DTA仪有关的影响因素 2)影响因素 主要包括：炉子的结构与尺寸、坩埚材料与形状、热电 2.差示扫描量热法 偶性能 )基本原理 (2)操作因素：操作者选取不同的操作条件对分析结果 2)影响因肃 3)应用 的影响。 3.热重法 主要包括：升温速率、气氛、压力、试样粒度、试样 )基本原理 用量。 2)影响因肃 3)应用 10
10 DTA曲线受多种因素影响，可分为： (1)仪器因素：与DTA仪有关的影响因素 主要包括：炉子的结构与尺寸、坩埚材料与形状、热电 偶性能。 (2) 操作因素：操作者选取不同的操作条件对分析结果 的影响。 主要包括：升温速率、气氛、压力、试样粒度、试样 用量。 1.差热分析法 1)基本原理 2)影响因素 2.差示扫描量热法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 3.热重法 1)基本原理 2)影响因素 3)应用 热分析