-147.3J/g
• RbNO3
164.2 oC
-26.6J/g
• KCLO4
300.8 oC -104.9J/g
• Ag2SO4
426.4 oC -51.7 J/g
• CSCl
476.0 oC -17.2J/g
• K2CrO7
668 oC
-38.9J/g
• BaCO3
808 oC
-94.9J/g
§7 STA449C 同步热分析仪
250 [2]
200
-0.52 mg
-0.51 mg
150
不扣基线的样品测试
100 [3] [1]
50
20
25
自浮 动力 扣效 除应
的 修 正 ： 基 线 的 测 试 与
TG
§8.5 装样的紧密程度对热分析实验结果的影响
样品堆积紧密：内部导热良好，温度梯度 小；缺点是与气氛接触稍差，气体产物扩 散稍差，可能对气固反应及生成气态产物 的化学平衡略有影响。
STC On：利用参比温度（Tr, ≈Ts）作为升 温控制，使样品温度始终与程序温度（Tp） 保持一致。
4. 气氛 静态气氛 动态气氛 TG测量使用的气体有：Ar，Cl*2， CO2， H2，HCN* ，H2O，N2，O2 和 SO2*。
• （二）差热分析（DTA)与差示扫描量热法（DSC) 1.热流式DSC （定量DTA）
2.DTA曲线
3.特点
DSC vs DTA工作原理的差别
（三）热机械法 1.热机械分析（TMA) 2.动态热机械分析（DMA) （四）热膨胀法
DSC样品支架
NETZSCH 同步热分析仪 STA 449 C Jupiter
STA449 仪器参数及应用
技术指标 室温～1650度 分辨率 < 0.1 μg
• 应用领域：广泛应用于陶瓷、玻璃、金属/ 合金、矿物、催化剂、功能材料、塑料高 分子、涂料、医药、食品。
STA基本原理
STA的优点
气氛流量的影响
注意事项
§8.4 浮力、对流、湍流对TG曲线的影响 什么是浮力效应？
TG /mg 0.10
0
样品 + 基线修正测试
-0.10
-0.20
浮力效应对热重测量的影响
样品：一水合草酸钙
-0.30
称重：4.19mg
-0.40
-0.50
-0.60 0
5
10
15 时间 /分钟
基线
温度 /℃ [123]
缺点：易与熔化的金属样品形成合金，在金属领 域的应用有局限性，且不能使用金属样品进行温 度与灵敏度标定；应用于同材料的 PtRh 传感器上 时在1000℃以上有粘连的危险，须注意坩埚与支 架的高温预烧（不建议用到1400 ℃ 以上）
Al2O3 坩埚优点：温度范围最宽广；在三 种常用坩埚内，对于1400 ℃以上高温及高 温下金属样品的测试有其不可替代的优势； 相对于 PtRh 坩埚的价格优势。
160.0
温度 /℃
170.0
180.0
190.0
200.0
§8.2 试样用量和粒度对热分析实验结果的影响
样品粒度小：比表面大，加速表面反应， 加速热分解；堆积较紧密，内部导热良好， 温度梯度小，DSC、DTG 的峰温和起始温 度均有所降低。
§8.3 气氛对热分析实验结果的影响
• 根据实际需要选择动态气氛、静态气氛或 真空气氛。
TG、DTA、DSC 或TG-DTA
EGD
热导检 测器 （TCD)
逸出气
在线联用
连续采样
间歇采样
MS
GC
FTIR
IR
其他方法
MS
EGA 不在线联用
间歇采样
§6 热分析仪的温度与灵敏度标定
• 1.DSC温度校正
• 2.DSC灵敏度校正 灵敏度校正的意义，就是找到热电偶信号
与热流功率的换算关系，即灵敏度系数 μV/mW
热分析仪原理及应用
2008.11
§1 热分析的发展简史
➢公元前600年～18世纪 与热有关的相转变 现象的早期历史阶段
➢1887年 Le Chatelier 利用升温速率变化曲 线来鉴定粘土
➢1899 Roberts-Austen 提出温差法 ➢1903年 Tammann 首次使用热分析这一术
语 ➢1915年 本多光太郎奠定了现代热重法的初
0.4
峰值: 157.9 ℃ 起始点: 155.4 ℃
0.2
0
145
150
155
In 的熔融
第一次升温
面积: 27.05 μVs/mg 峰值: 158.2 ℃ 起始点: 155.7 ℃
[1.7] [1.41]
160
165
170
温度 /℃
STC：
Sample Temperature Control, 样品温度控制
• CaC2O4 ←→ CaCO3 + CO↑ • CaCO3 ←→ CaO + CO2↑
2. STC 的应用场合
DSC /(uV/mg) 放热
1.4
1.2
1.0
第三次升温
0.8
面积: 27.15 μVs/mg
峰值: 157.9 ℃
起始点: 155.5 ℃
0.6
第二次升温
面积: 27.16 μVs/mg
• 4. 完成一次实验所需的时间，从几分钟到几小时。 #5. 热分析结果受实验条件的影响。
应按照有关标准的规定来选择实验条件。如果有 的方法还未制定相应的标准，应充分考虑其原理 和确定这些方法的基本假定，选择合理的实验条 件。
热分析的数据报道 • 1.一般性要求 ✓ 用确切的名称、化学式标明所有物质 ✓ 说明所有物质的来源、详述其热历史、预处理和
消除称重量、样品均匀性、温度对应性等 因素影响，TG 与 DTA/DSC 曲线对应性更 佳。
根据某一热效应是否对应质量变化，有助 于判别该热效应所对应的物化过程（如区 分熔融峰、结晶峰、相变峰与分解峰、氧 化峰等）。
在反应温度处知道样品的当前实际质量， 有利于反应热焓的准确计算。
§8 影响热分析测量的实验因素
• 静态、动态与真空比较：静态下气体产物 扩散不易，分压升高，反应移向高温；且 易污染传感器。真空下加热源（炉体）与 样品之间唯有通过辐射传热，温度差较大。 一般非特殊需要，推荐使用动态吹扫气氛。
对于动态气氛，根据实际反应需要选择惰 性 原（ 性N（2H, A2,rC, HOe））与、其氧他化特性殊（气O氛2, （airC）O、2, 还 H混2合O,、S切O2换, C关H系4, 。等），并安排气体之间的
§4 常用热分析仪器
• （一）热重法（TG） • 1.基本结构
微量天平
计算机或绘图仪
炉子
试样和 坩埚
温度程序器
• 2.联用测量 TG-DTA（TG-DSC)联用 TG-MS TG-FTIR TG-GC
3.炉子的加热线圈 镍铬（T<1300K） 铂（T< 1300K） 铂－10％铑（T<1800K) 特殊情况：红外线加热炉
0.4
0.2
面积: 37.53 J/g 峰值: 167.2 ℃ 起始点: 157.9 ℃ 终止点: 173.5 ℃ 宽度: 13.5 ℃(37.000 %) 高度: 0.4686 mW/mg
10K/min 升温速率 [2]
5K/min 升温速率 [1]
110.0
120.0
130.0
140.0
150.0
§5 热分析与其它分析方法的联用
• （一）热显微镜法 DSC－RLI DSC-TLI • （二）X－射线衍射－DSC • （三）逸出气分析（EGA) • 1.DTA(DSC)－EGD联用热分析仪 • 2.TG－DTA－GC • 3.TG-DTA-MS联用热分析仪 • 4.TG-FTIR
TG-EGD-EGA联用的各种分析流程
§2 热分析的定义与分类
• （一）定义 • 热分析（Thermal analysis） • 热重法（Thermogravimetry TG） • 差热分析（Differential thermal analysis，
DTA）
（二）热分析的分类
测定的物理量 质量
温度 热量 尺寸 力学量
方法名称
简称
缺点：温度范围较窄（600℃以下），由此 多应用于高分子领域，在金属与陶瓷材料 领域的应用受到限制；坩埚质软较易变形， 回收不易。
特殊坩埚类型：PtRh+Al2O3, Steel, Graphite, Cu, Ag, Au, Quartz 等
坩埚加盖与否的选择
一水合草酸钙的热分解
• CaC2O4 · H2O ←→ CaC2O4 + H2O↑
• （5）升温速率影响试样内各部分的温度分 布。
DSC /(mW/mg) 放热
1.2
塑料粒子的熔融
1.0
样品称重：10.00mg
0.8
面积: 36.21 J/g
峰值: 166.3 ℃
起始点: 154.0 ℃
终止点: 172.0 ℃
0.6
宽度: 13.4 ℃(37.000 %)
高度: 0.2398 mW/mg
热重法
TG
逸出气检测
EGD
逸出气分析
EGA
放射热分析
热微粒分析
Hale Waihona Puke 差热分析DTA差示扫描量热法 DSC
热膨胀法
热机械分析
TMA
§3 热分析的基本特征与数据报道
• 1.采用热分析技术（TG、DSC等）仅用单 一试样就可在很宽的温度范围内进行观测。 2.仅需少量试样（0.1μg～10mg） #3.可以在静态或动态气氛进行测量。