DTA仪的种类
• • • • 密封管型DTA. 高压DTA仪 高温DTA仪 微量DTA仪
差热分析仪构造
• • • • • • 加热系统 温度控制系统 信号放大系统 差热系统 记录系统 气氛控制系统和压力控制系统
图1 差热分析仪结构示意图 1-参比物；2-样品；3-加热块；4-加热器；5-加热块热电偶； 参比物； 样品 样品； 加热块 加热块； 加热器 加热器； 加热块热电偶 加热块热电偶； 参比物 6-冰冷联结；7-温度程控；8-参比热电偶；9-样品热电偶； 冰冷联结； 温度程控 温度程控； 参比热电偶 参比热电偶； 样品热电偶 样品热电偶； 冰冷联结 10-放大器；11-x-y记录仪 放大器； 放大器 记录仪
DTA曲线
• 当给予被测物和参比物同等热量时，因二 者对热的性质不同，其升温情况必然不同， 通 过测定二者的温度差达到分析目的。以 参比物与样品间温度差为纵坐标，以温度 为横座 标所得的曲线，称为DTA曲线。 • 参比物（或基准物，中性体）：在测量温 参比物（或基准物，中性体）： ）：在测量温 度范围内不发生任何热效应的物质， 度范围内不发生任何热效应的物质，如αAl2O3、MgO等 等 • 用于差热分析的装置称为差热分析仪。 用于差热分析的装置称为差热分析仪。
实验曲线的影响因素
• 仪器因素——炉子气氛、炉子尺寸和形状、样品支持
材料、热电偶接合点球的尺寸和导线、升温速率等。

• 样品特性——样品大小、热传导率、热容。装填密度、
样品量、稀释效应等。
• 预详细了解敬请阅读《热分 预详细了解敬请阅读《 析及其应用》 析及其应用》
应用
• （2）定量分析 依据：峰面积。因为峰面积反 依据：峰面积。 ）
映了物质的热效应（热焓），可用来定量计算参 映了物质的热效应（热焓），可用来定量计算参 ），可用来 与反应的物质的量或测定热化学参数。 与反应的物质的量或测定热化学参数。 化学反应、转变、聚合、熔化等热效应的关系。 化学反应、转变、聚合、熔化等热效应的关系。
差热分析的应用
3）矿物中含有变价元素 矿物中含有变价元素，在高温下发生氧化， 矿物中含有变价元素，在高温下发生氧化，由低价元素 变为高价元素而放出热量，在差热曲线上表现为放热峰。 变为高价元素而放出热量，在差热曲线上表现为放热峰。 变价元素不同，以及在晶格结构中的情况不同， 变价元素不同，以及在晶格结构中的情况不同，则因氧 化而产生放热效应的温度也不同。 化而产生放热效应的温度也不同。
差热分析的应用
凡是在加热（或冷却）过程中，因物理凡是在加热（或冷却）过程中，因物理-化学变化而产 生吸热或者放热效应的物质， 生吸热或者放热效应的物质，均可以用差热分析法加 以鉴定。其主要应用范围如下： 以鉴定。其主要应用范围如下： 1）含水化合物 对于含吸附水、结晶水或者结构水的物质， 对于含吸附水、结晶水或者结构水的物质，在加热过程 中失水时，发生吸热作用，在差热曲线上形成吸热峰。 中失水时，发生吸热作用，在差热曲线上形成吸热峰。 2）高温下有气体放出的物质 一些化学物质，如碳酸盐、硫酸盐及硫化物等， 一些化学物质，如碳酸盐、硫酸盐及硫化物等，在加热 过程中由于CO 等气体的放出，而产生吸热效应， 过程中由于CO2、SO2等气体的放出，而产生吸热效应， 在差热曲线上表现为吸热峰。 在差热曲线上表现为吸热峰。不同类物质放出气体的温 度不同，差热曲线的形态也不同， 度不同，差热曲线的形态也不同，利用这种特征就可以 对不同类物质进行区分鉴定。 对不同类物质进行区分鉴定。
差热分析的应用
4）非晶态物质的重结晶 有些非晶态物质在加热过程中伴随有重结晶的现象发生， 有些非晶态物质在加热过程中伴随有重结晶的现象发生， 放出热量，在差热曲线上形成放热峰。此外，如果物质 放出热量，在差热曲线上形成放热峰。此外， 在加热过程中晶格结构被破坏， 在加热过程中晶格结构被破坏，变为非晶态物质后发生 晶格重构，则也形成放热峰。 晶格重构，则也形成放热峰。 5）晶型转变 有些物质在加热过程中由于晶型转变而吸收热量，在差 有些物质在加热过程中由于晶型转变而吸收热量， 热曲线上形成吸热峰。因而适合对金属或者合金、 热曲线上形成吸热峰。因而适合对金属或者合金、一些 无机矿物进行分析鉴定。 无机矿物进行分析鉴定。
• （3）借助标准物质，可以说明曲线的面积与 ）
图3 差热分析法测定相图 (a)测定的相图 (b)DTA曲线 (a)测定的相图 (b)DTA曲线
为差热分析法用于共混聚合物鉴定示例。 图5 为差热分析法用于共混聚合物鉴定示例。
依据共混物DTA曲线上的特征峰(熔融吸热峰) 依据共混物DTA曲线上的特征峰(熔融吸热峰)确定共混物由 DTA曲线上的特征峰 高压聚乙烯(HPPE) 低压聚乙烯(LPPE) 聚丙烯(PP) (HPPE)、 (LPPE)、 (PP)、 高压聚乙烯(HPPE)、低压聚乙烯(LPPE)、聚丙烯(PP)、聚 甲醛(POM) 尼龙6(Nylon 6)、尼龙66(Nylon 66)和聚四氟乙 (POM)、 甲醛(POM)、尼龙6(Nylon 6)、尼龙66(Nylon 66)和聚四氟乙 (PTFE)7种聚合物组成 种聚合物组成。 烯(PTFE)7种聚合物组成。
差热分析法
07103102——王晓龙
(Differential Thermal Analysis，DTA) 差热分析是以某种在一定实验温度下不发生任何化学反应和物理变化的稳定物质（参 比物）与等量的未知物在相同环境中等速变温的情况下相比较，未知物的任何化学和物 理上的变化，与和它处于同一环境中的标准物的温度相比较，都要出现暂时的增高或降 低。降低表现为吸热反应，增高表现为放热反应。
应用
• （1）定性分析：定性表征和鉴别物质 ）定性分析：
• 依据：峰温、形状和峰数目 依据：峰温、 • 方法：将实测样品 方法：将实测样品DTA曲线与各种化合物的标准 曲线与各种化合物的标准 参考） 曲线对照。 （参考）DTA曲线对照。 曲线对照 • 标准卡片有：萨特勒 标准卡片有：萨特勒(Sadtler)研究室出版的卡片 研究室出版的卡片 张和麦肯齐(Mackenzie)制作的卡片 制作的卡片1662张 约2000张和麦肯齐 张和麦肯齐 制作的卡片 张 (分为矿物、无机物与有机物三部分 。 分为矿物、 分为矿物 无机物与有机物三部分)。
典型的DTA曲线 曲线 典型的
• 图中基线相当于 ∆T=0，样品无热效 ， 应发生，向上和向下 应发生， 的峰反映了样品的放 吸热过程。 热、吸热过程。
典型的DTA DTA曲线 图2 典型的DTA曲线
二、差热曲线分析与应用 • 依据差热分析曲线特征，如各种吸热与放热峰的 依据差热分析曲线特征， 个数、形状及相应的温度等， 个数、形状及相应的温度等，可定性分析物质的 物理或化学变化过程， 物理或化学变化过程，还可依据峰面积半定量地 测定反应热。 测定反应热。 表2 差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因