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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2019-09-16 22:16
物質(zhì)的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化(如升華、氧化、聚合、固化、硫化、脫水、結(jié)晶、熔融、晶格改變或發(fā)生化學(xué)反應(yīng))時(shí),往往伴隨著熱力學(xué)性質(zhì)(如熱焓、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)等)的變化,故可通過(guò)測(cè)定其熱力學(xué)性能的變化,來(lái)了解物質(zhì)物理或化學(xué)變化的過(guò)程。熱重分析(TG)是其中一種,具體實(shí)驗(yàn)裝置圖如下:

1. TG的基本原理
TG:可調(diào)速的加熱或冷卻環(huán)境中,以被測(cè)物重量作為時(shí)間或溫度的函數(shù)進(jìn)行記錄的方法。
DTG:微商熱重曲線,熱重曲線對(duì)時(shí)間或溫度的一階微商的方法獲得的曲線。
2. 分析方法:升溫法和恒溫法
升溫法:樣品在真空或其他任何氣體中進(jìn)行等速加溫,樣品將溫度的升高發(fā)生物理變化和化學(xué)變化使原樣品失重—動(dòng)態(tài)法。
原理:在某特定的溫度下,會(huì)發(fā)生重量的突變,以確定樣品的特性。
恒溫法:在恒溫下,記錄樣品的重量變化作為時(shí)間的函數(shù)的方法。
3. 影響TGA數(shù)據(jù)的因素
?。?)氣體的浮力和對(duì)流
浮力的影響:樣品周圍的氣體因溫度的升高而膨脹,比重減小,則樣品的TGA值增加。
對(duì)流的影響:對(duì)流的產(chǎn)生使得測(cè)量出現(xiàn)起伏。
?。?)揮發(fā)物的再凝聚
凝聚物的影響:物質(zhì)分解產(chǎn)生的揮發(fā)物質(zhì)可能凝聚在與稱重皿相連而又較冷的部位上,影響失重的測(cè)定結(jié)果。
?。?)樣品與稱量皿的反應(yīng)
反應(yīng)的影響:某些物質(zhì)在高溫下會(huì)與稱量皿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而影響測(cè)定結(jié)果。、
(4)升溫速率的影響
升溫速率的影響:升溫速率太快,TGA曲線會(huì)向高溫移動(dòng);速度太慢,實(shí)驗(yàn)效率降低。
?。?)樣品用量和粒度
用量和粒度影響:樣品用量大,揮發(fā)物不易逸出,影響曲線比那話的清晰度;樣品細(xì),反應(yīng)會(huì)提前影響曲線低溫移動(dòng)。
?。?)環(huán)境氣氛
環(huán)境氣氛對(duì)熱失重曲線的影響
4. 熱重分析的應(yīng)用
熱重分析主要研究在空氣或惰性氣氛材料的熱穩(wěn)定性、熱分解作用和氧化分解等物理化學(xué)變化;也廣泛用于涉及質(zhì)量變化的所有物理過(guò)程。
根據(jù)熱失重曲線可獲得材料熱分解過(guò)程的活化能和反應(yīng)級(jí)數(shù):
k = dm/dt= A·mn·e-E/RT
ln(dm/dt) = lnA + nlnm- E/RT
獲得n和E的方法:
a. 示差法
b. 不同升溫速率法
ln(dm/dt) = lnA + nlnm- E/RT
lnk= 0時(shí),有:
E/RT0 = lnA + nlnm
T0 —反應(yīng)速度的對(duì)數(shù)為零時(shí)的溫度


來(lái)源:材料基