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热重分析方法TG原理介绍

嘉峪检测网        2019-09-16 22:16

  物质的物理状态和化学状态发生变化(如升华、氧化、聚合、固化、硫化、脱水、结晶、熔融、晶格改变或发生化学反应)时,往往伴随着热力学性质(如热焓、比热、导热系数等)的变化,故可通过测定其热力学性能的变化,来了解物质物理或化学变化的过程。热重分析(TG)是其中一种,具体实验装置图如下:

 

热重分析方法TG原理介绍

 

  1. TG的基本原理

  TG:可调速的加热或冷却环境中,以被测物重量作为时间或温度的函数进行记录的方法。

  DTG:微商热重曲线,热重曲线对时间或温度的一阶微商的方法获得的曲线。

 

  2. 分析方法:升温法和恒温法

  升温法:样品在真空或其他任何气体中进行等速加温,样品将温度的升高发生物理变化和化学变化使原样品失重—动态法。

  原理:在某特定的温度下,会发生重量的突变,以确定样品的特性。

  恒温法:在恒温下,记录样品的重量变化作为时间的函数的方法。

 

  3. 影响TGA数据的因素

  (1)气体的浮力和对流

  浮力的影响:样品周围的气体因温度的升高而膨胀,比重减小,则样品的TGA值增加。

  对流的影响:对流的产生使得测量出现起伏。

  (2)挥发物的再凝聚

  凝聚物的影响:物质分解产生的挥发物质可能凝聚在与称重皿相连而又较冷的部位上,影响失重的测定结果。

  (3)样品与称量皿的反应

  反应的影响:某些物质在高温下会与称量皿发生化学反应而影响测定结果。、

  (4)升温速率的影响

  升温速率的影响:升温速率太快,TGA曲线会向高温移动;速度太慢,实验效率降低。

  (5)样品用量和粒度

  用量和粒度影响:样品用量大,挥发物不易逸出,影响曲线比那话的清晰度;样品细,反应会提前影响曲线低温移动。

  (6)环境气氛

  环境气氛对热失重曲线的影响

 

  4. 热重分析的应用

  热重分析主要研究在空气或惰性气氛材料的热稳定性、热分解作用和氧化分解等物理化学变化;也广泛用于涉及质量变化的所有物理过程。

  根据热失重曲线可获得材料热分解过程的活化能和反应级数:

  k = dm/dt= A·mn·e-E/RT

  ln(dm/dt) = lnA + nlnm- E/RT

  获得n和E的方法:

  a. 示差法

  b. 不同升温速率法

  ln(dm/dt) = lnA + nlnm- E/RT

  lnk= 0时,有:

  E/RT0 = lnA + nlnm

  T0 —反应速度的对数为零时的温度

 

热重分析方法TG原理介绍

 

 

热重分析方法TG原理介绍

 

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来源:材料基