文档介绍：2017-3-3 1热分析技术一、概述?热分析定义( ICTA ):在温度程序控制,即用固定的速率加热或冷却,温度和时间成线性关系下,测量物质的物理性质随着温度变化的一类技术。?研究内容:研究物质在受热过程中所发生的晶型转化、熔融、蒸发、脱水等物理变化或热分解、氧化等化学变化以及伴随发生的温度、能量或质量改变的方法。?特点:操作简单、灵敏、速度快、需要样品量少(以毫克计),得到信息量广。 2017-3-3 2 ?热分析是一类多学科通用的分析测试技术, 应用领域包括化工、塑料、冶金、陶瓷、医药、玻璃、食品等。特别是近几年,热分析技术已在药物研究中得到了广泛的应用,如化学药品的鉴别、中药材的真伪鉴别、中药制剂的质量分析等。二、分类 2017-3-3 3 表1热分析技术的分类被测物质的性质质量温度热焓联用名称热重法微商热重法逸出气体检测逸出气体分析放射性热分析热颗粒分析热挥发物分析加热(冷却)曲线测定差示热分析差示扫描量热测定热重-气相色谱热重-红外热重-X线衍射-红外差热-质谱差热-电镜简称 TG DTG EGD EGA ETA TPA TVA DTA DSC TG-GC TG-IR TG-XRD-IR DTA-MS TM 2017-3-3 4 热重分析(TG) Thermogravimetry ?基本原理热重分析法( thermogravimetry, TG )是在程序控制温度下,测量物质的质量随温度变化的规律,一定温度下,物质失去重量表明样品中某些组分的分解或挥发。热重分析通常有静态法和动态法两种类型 2017-3-3 5 ?静态法又称等温热重法,是在恒温下测定物质质量变化与温度的关系,通常把试样在各给定温度加热至恒重。该法比较准确,常用来研究固相物质热分解的反应速度和测定反应速度常数。?动态法又称非等温热重法,是在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系,采用连续升温连续称重的方式。该法简便,易于与其他热分析法组合在一起,实际中采用较多。 2017-3-3 6 ?仪器结构热重分析仪的基本结构由精密天平、加热炉及温控单元组成。图1 热重分析仪结构 1、温控单元 2、精密天平 3、加热炉 2017-3-3 7 固体热分解反应 A (固) →B(固)+ C(气) 典型热重曲线如图 2所示。图2 固体热分解反应的热重曲线曲线的纵坐标为质量,横坐标为温度。图中 Ti为起始温度,即累计质量变化达到热天平可以检测时的温度。 Tf为终止温度,即累计质量变化达到最大值时的温度。 2017-3-3 8 热重曲线上质量基本不变的部分称为基线或平台,如图 2中 ab、 cd部分。若试样初始质量为 W 0,失重后试样质量为 W 1,则失重百分数为( W 0-W 1)/W 0×100% 。许多物质在加热过程中会在某温度发生分解、脱水、氧化、还原和升华等物理化学变化而出现质量变化,发生质量变化的温度及质量变化百分数随着物质的结构及组成而异, 因而可以利用物质的热重曲线来研究物质的热变化过程, 如试样的组成、热稳定性、热分解温度、热分解产物和热分解动力学等。 2017-3-3 9 例如含有一个结晶水的草酸钙( CaC2O4 · H2O )的热重曲线如图 3所示: 图 3 CaC2O4 · H2O 的热重曲线 2017-3-3 10 CaC 2O 4·H 2O在100 ℃以前没有失重现象,其热重曲线呈水平状,为 TG曲线的第一个平台。在 100 ℃和200 ℃之间失重并开始出现第二个平台。这一步的失重量占试样总质量的 % ,正好相当于每 molCaC 2O 4·H 2O失掉 1molH 2O,因此这一步的热分解应按以下反应进行 OHO CaC OH·O CaC 242 ℃ 200 ℃ 100 242~???????