简称 TG DTG EGD EGA ETA TPA TVA
DTA
DSC
TG-GC
TG-IR
TG-XRD-IR
DTA-MS
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TM
1.1 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。
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。
图2 固体热分解反应的热重曲线
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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W0，失重后试样质量为W1，则失重百分 数为（W0－W1）/W0×100%。
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。
C2 O a 4 C 4 ℃ 0~ 0 5 ℃ 0 0Ca 3 C CO O
在600℃和800℃之间失重并出现第四个平台，其失 重量占试样总质量的30％，正好相当于每 m解o应lC按aC下2O述4分反解应出进1行molCO2，因此这一步的热分
2020/6/18 C2 O a 4 6 C ℃ 0 ~ 0 8 ℃ 0 0 C a C 2 O O 10
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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
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1、温控单元 2、精密天平 3、加热炉
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固体热分解反应 A（固）→B（固）＋C（气）
典型热重曲线如图2所示。
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
➢ 总之，试样用量与粒度对热重曲线有着类似的影响，实 验时应选择适当。一般粉末试样应过200－300目筛，用 量在1g左右为宜。
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➢ 气氛的影响 静态气氛下，对可逆的分解反应， 升温时分解速率增大，样品周围的气体浓度增 大。随着气体浓度的增大，分解向相反方向进 行，正反应的分解速率降低，将严重影响实验 结果。实际中通常采用动态气氛。
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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
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C 2 O 4 · a H 2 O C 1 ℃ 0 ~ 2 0 ℃ 0C 02 O 4 a H 2 O C CaC2O4·H2O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12.3%，正好相当于
每molCaC2O4·H2O失掉1molH2O，因此这一步 的热分解应按以下反应进行
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在400℃和500℃之间失重并开始呈现第三个平台， 其失重量占试样总质量的18.5％,相当于每 molCaC2O4分解出1molCO，因此这一步的热分解应 按下述反应进行：
➢ 气体流量的影响 有些样品在加热升温时，分 解或升华产生的挥发物可能会产生冷凝现象， 而使实验结果产生偏差，为此样品量要少，气 流量要合适。
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1.2 差示热分析法(DTA)
( Differential Thermal Analysis)
❖ 定义：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关系的一种技术。
❖ 当试样发生任何物理（如相转变、熔化、结 晶、升华等）或化学变化时，所释放或吸收 的热量使试样温度高于或低于参比物的温度， 从而相应地在DTA曲线上得到放热或吸收 峰。
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✓ 差热曲线是由差热分析得到的记录曲线。纵坐标是 试样与参比物的温度差ΔT，向上表示放热反应，向 下表示吸热反应，横坐标为T（或t）。
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1.2.1 DTA曲线术语
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典型的DTA曲线
差热分析技术
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
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名称 热重法 微析 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
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➢ 试样的用量的影响 因为试样的吸热或放热反应会引起 试样温度发生偏差，试样用量越大，偏差越大。试样用 量大，逸出气体的扩散受到阻碍，热传递也受到影响， 使热分解过程中TG曲线上的平台不明显。因此，在热 重分析中，试样用量应在仪器灵敏度范围内尽量小。
➢ 试样的粒度的影响 粒度不同会使气体产物的扩散过程 有较大变化，这种变化会导致反应速率和TG曲线形状 的改变，如粒度小，反应速率加快，TG曲线上反应区 间变窄。粒度太大总是得不到好的TG曲线的。
热重分析通常有静态法和动态法两种类型
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➢ 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。
热重分析影响因素
➢ 坩埚的影响 坩埚和试样间必须无任何化 学反应，坩埚一般由铂、铝、石英或刚玉（陶瓷） 制成。
➢ 升温速率的影响 升温速率一般是5℃/min、 10 ℃/min、20 ℃/min。升温速率过快，热滞后 现象严重，热失重曲线的起始温度和终止温度偏 高，TG曲线上的拐点不明显；升温慢时曲线表现 为转折，有利于中间体的鉴定与解析，但测定时 间长，曲线变得平坦。