今天挖掘下与热分析相关的一些知识。
热分析:1903年由Tammann提出,指用固定的速率加热或冷却物质,然后通过测量物质物理性质(如质量、温度、热焓、尺寸、机械、电学、磁学)研究物质物理变化(晶型转变、熔融、升华、吸附)和化学变化(脱水、分解、氧化、还原)的技术。我们常用到的热分析技术有热重法(TG)、微商热重(DTG)、热差分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC)。
热分析的应用主要有:
1.物质成分分析:鉴别、相图研究
2.物质或材料稳定性分析:稳定性、抗氧化性
3.反应过程研究:反应动力学、反应热、结晶、相变
4.属性的测定:纯度、玻璃化转变、居里点
热失重分析(TG):在程序控制温度下,测量物质与温度关系m=f(T)的一种技术,目前分为等温热重法和非等温热重法两种类型。特别注意,热重分析法Thermogravimmetric Analysis,也有时候简写为TGA。热重曲线(TG曲线)纵坐标表示质量mg或剩余百分数%,横坐标一般表示温度或者时间,对TG曲线求微分dm/dt即质量变化速率,并将其表示为纵坐标、横坐标为温度或者时间,则得到微商热重(DTG)曲线。之前,这块的计算过程推出过教程:Origin教程|如何利用origin求微分并绘数据图需要可以点击跳转查看。
DTG曲线上出现的各种峰对应着TG曲线上各个重量变化阶段,通过DTG上的峰位可以更加快速确定最大的反应速率时对应的温度Tf,也可以辅助找出不太明显的重量变化阶段;
如果需要量化分析,对DTG峰面积进行积分可以准确计算出该变化阶段样品重量变化值。同时,对比DTG和DTA可以判断出峰的引起原因,下图是草酸钙的量化计算:
100-200℃,失重量12.2%;400-500℃,失重量18.8%;600-800℃,失重量29.8%;
热差分析(DTA):在程序控制温度下,测量待测物质和参比物之间的温度差与温度或时间的一种技术。其原理是试样在加热或者冷却过程中发生如相变、熔化、沸腾、蒸发、晶格结构变化,就有吸热或者放热发生,若以惰性气体为参比物,试样和参比物之间出现的温度差变化率曲线,则为差热曲线或者DTA曲线。