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嘉峪檢測網 2019-09-16 22:29
1. 差熱分析的原理及設備
原理:在程序控溫條件下,測量試樣與參比基準物質之間的溫度差與環境溫度的函數關系。
操作方法:用兩個尺寸完全相同的白金坩堝,一個裝參比物,另一個裝待測樣品;將兩只坩堝放在同一條件下受熱,熱量通過試樣容器傳導到試樣內,使其溫度升高,在試樣內會形成溫度梯度;溫度的變化方式會依溫度差熱電偶接點處的位置而不同;溫點插入試樣和參比物中,或坩堝外的底部。
注意事項:DTA的嚴密理論要求,必須按照各個裝置的特有邊界條件、幾何形狀,進行熱傳遞的理論分析。
2.差熱分析曲線
DTA曲線:以溫度為橫坐標、試樣和參比物的溫差ΔT為縱坐標,以不同的吸熱和放熱峰顯示樣品受熱時的不同熱轉變狀態
基線位置:ΔTa =(Cr- Cs)/K·Φ ( Φ = dTw/dt )
基線偏離零點的原因:試樣和參比物之間的熱容不等;故參比物最好采用與試樣在化學結構上相似的物質,有時在試樣中混些參比物來稀釋,使Cr與Cs相近;K與裝置的靈敏度有關,K增加,則ΔTa下降;升溫速度Φ變化會影響基線,故須采用程序調節器以固定Φ.
測玻璃化溫度的原理:試樣在加熱過程中熱容變化,基線就會變動
儀器的靈敏度:常用措施,在樣品容器和金屬塊之間留一個氣隙,便可得到尖銳的峰.
實驗進行到終點時,整個過程交換的熱量:
反應終點C的確定:
3. DTA測量應注意的要點及其影響因素
(1)注意程序控溫的線性和速度;
(2)選擇基準物時應考慮盡可能使Cr與Cs相近,使基線接近零線;
措施:選擇在測量范圍內本身不發生任何熱變化的穩定物質,常用熔融石英粉、a-Al2O3和MgO粉末等;在試樣與基準物的熱容相差較大時,可用基準物稀釋試樣來加以改善
(3)測試過程中應注意水分干擾的影響,試樣如果吸附一定的水分,將在100℃附近出現一個大的蒸發吸熱峰干擾實驗結果;
(4)測試過程中可會發生雙峰交疊,應設法分峰;
(5)反應中的揮發物發生二次反應帶來反應熱的干擾;
(6)預結晶物質程序升溫和降溫曲線是不可逆的;
(7)DTA(包括DSC)需用標準物質校正測定溫度的準確性,標準物質必須化學穩定,且蒸汽壓低,故多數系金屬鹽類、純金屬或純有機化合
4. DTA的應用
凡是在加熱(或冷卻)過程中,因物理-化學變化而產生吸熱或者放熱效應的物質,均可以用差熱分析法進行分析。
其主要應用范圍如下:
(1)水
對于含吸附水、結晶水或者結構水的物質,在加熱過程中失水時,發生吸熱作用,在差熱曲線上形成吸熱峰。
(2)氣體
碳酸鹽、硫酸鹽及硫化物等,在加熱過程中由于CO2、SO2等氣體的放出而形成吸熱峰。不同類物質放出氣體的溫度不同,差熱曲線的形態也不同,利用這種特征就可以對不同類物質進行區分鑒定。
(3)價態變化
材料中含有變價元素,在高溫下由低價態變為高價態而放出熱量,形成放熱峰。變價元素不同,以及在晶格結構中的情況不同,則因氧化而產生放熱效應的溫度也不同。如Fe2+在340~450 ℃變成Fe3+
(4)重結晶
某些非晶態物質在加熱過程中會發生重結晶而放出熱量,在差熱曲線上形成放熱峰;晶態物質在加熱過程中晶格結構被破壞,變為非晶態物質發生晶格重構,則也形成放熱峰。
(5)晶型轉變
有些物質在加熱過程中由于晶型轉變而吸收熱量,在差熱曲線上形成吸熱峰。
來源:材料基