文档介绍：差热分析与热重分析
计划学时:2学时
,绘制相应曲线,确定其变化的实质。
【实验目的】
(1) 掌握DTA热分析仪的原理和实验技术。
(2) 测量化学分解反应过程中的分解温度。
(3) 测量物质在加热过程中所发生的物理化学变化,绘制相应曲线,从而研究材料的反应过程。
【实验原理】
热分析是物理化学分析的基本方法之一。综合热分析研究物质在加热过程中发生相变或其他物理化学变化时所伴随的能量、质量和体积等一系列的变化,可以确定其变化的实质或鉴定矿物。DSC和DTA研究物质在加热过程中内部能量变化所引起的吸热或放热效应。
1. 差热分析DTA原理
差热分析( Differential Thermal Analysis 简称 DTA )是指在程序控制温度下,测量物质和参比物之间的温度差与温度(或时间)关系的一种技术。用数学式表达为
△T= Ts—Tr ( T 或 t )
式中 Ts ,Tr ——分别代表试样及参比物温度;
T ——程序温度;
t ——时间。
试样和参比物的温度差主要取决于试样的温度变化。 DTA 仪由以下几部分组成:
(1) 样品支持器。
(2) 程序控温的炉子。
(3) 记录器。
(4) 检测差热电偶产生的热电势的检测器和测量系统。
(5) 气氛控制系统。
若将呈热稳定的已知物质(即参比物)和试样一起放入一个加热系统中,并以线性程序温度对它们加热。在试样没有发生吸热或放热变化,且与程序温度间不存在温度滞后时,试样和参比物的温度与线性程序温度是一致的。即 Ts
—Tr(△T)为零时,两温度线重合,在△T 曲线上则为一条水平基线。若试样发生放热变化,由于热量不可能从试样瞬间导出,于是试样温度偏离线性升温线,且向高温方向移动。而参比物的温度始终与程序温度一致, △T >0,在△T 曲线上是一个向上的放热峰。反之,在试样发生吸热变化时,由于试样不可能从环境瞬间吸收足够的热量,从而使试样温度低于程序温度。△T < 0,在△T 曲线上是一个向下的吸热峰。只有经历一个传热过程,试样才能回复到与程序温度相同的温度,由于是线性升温,得到的△T—t(或 T )图。即是差热曲线或 DTA 曲线,表示试样和参比物之间的温度差随时间或温度变化的关系。DTA原理如图1所示:
图1 DTA原理示意图
2 . 影响 DTA 测定的因素
DTA 曲线的峰形、峰位、峰面积等会受到试样质量、热传导率、比热容、粒度、填充程度,以及周围气氛和升温速率等因素的影响。因此,要获得良好的再现性结果,对上述各点必须十分注意。通常升温速率增大,峰值的温度向高温方向偏移;峰形变得尖锐,但峰的分辨率降低,两个相邻的峰会重叠在一起,,从而影响曲线的分析。
3 . DTA 的应用
在热分析中,差热分析是使用最早,应用较广和研究较多的一种分析方法,其主要应用为:
(1) 研究结晶转变,二级转变;
(2) 追踪熔融,蒸发等相变过程;
(3) 用于分解、氧化还原、固相反应等研究。
【实验仪器设备及材料】
德国耐弛STA 449C综合热分析仪、氮气,%、专用坩埚、SX-8-l6高温箱式电阻炉(额定温度
1600℃)、(分析纯)、超