差热分析法(DTA)ppt课件
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热分析法—热重分析法(TG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法( DSC)
亮点
金属氧化物薄层通常制备方法：原子层沉积、脉冲激光沉积、化学气相 沉积、射频溅射、喷墨印刷等方法。
本文—— “combustion” process in which the
heat required for oxide lattice formation is provided by the large internal energies of the precursors
IPS实质TFT
TFT：指薄膜晶体管，即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的 薄膜晶体管来驱动， 高速度、高亮度、高对比度， 最好的LCD彩色显示设备之一
文章内容： 金属氧化物半导体——耦合光透性、机械性能好、出色的电子性能。
TFT performance of many oxides exceeds that of amorphous silicon (a-Si:H), and their stability rivals or exceeds that of typical organic semiconductors
外推始点onset：基线延长线与曲线拐点切线的交点。
始点initial：开始偏离基线的点。
常见热分析技术
热重分析 微分热重分析 差热分析 差示扫描量热法
检测待测物与样品 的不同
TG(DTG) 质量
DTA 温度
DSC 能量（热焓）
热重分析法
程序控温下，质量 随温度的变化。m=f（T）。 测量条件：发生质量变化。 纵坐标：质量或其百分数
600
800
1000
1200
140 780
180 205
450
T/℃
1030
差热分析法（DTA）参Fra bibliotek物：在测量温度范围内不发生 任何热效应的物质，如-Al2O3、
热分析技术PPT课件
从熔融热焓法得到的结晶度定义为
c
Ha H H a Hc
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热重（TG）
在程序控温下测量试样质量对温度 的变化。
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TG仪器
热重分析仪的基本部件是热天平。根据结 构的不同，热天平可分为水平型、托盘型 和吊盘型三种。
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热分析技术
热分析（Thermal Analysis, TA）是指在程序控 温下测量物质的物化性质与温度关系的一类技术。
根据所测物性的不同，广义的热分析方法可分为9 类17种，但狭义的热分析技术只限于差热分析 （Differential thermal analysis, DTA）、差示扫 描量热（Differential scanning calorimetry, DSC）、热重分析（Thermogravimetry, TG）、 热机械分析（Thermomechanical analysis, TMA） 和动态热机械分析（Dynamic mechanical analysis, DMA）等。
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E'(elastic）
E（" viscous） 48
动态模量
E’ 为弹性模量，又称为储能模量，代表材 料的弹性； E” 为黏性模量，又称为损耗模量，代表材 料的黏性。 损耗模量对储能模量的比值称为损耗因子 或损耗角正切，即
tan E"/ E' DMA测试通常记录的是动态（储能、损耗） 模量对温度、频率等的变化。
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热分析法—热重分析法(TG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法( DSC)
热分析技术分类
测定的性质 质量
温度 热焓
挥发物 尺寸 电性质 光性质 磁性质
方法 热重分析法(TG)
微热重分析法(DTG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法(DSC)
逸出气体分析法(EGA) 热膨胀法 热电法 热光法 热磁法
描述
程序控温下，测量物质的质量随温度的变 化 TG的基础上，利用计算机计算Δm-T的曲线 程序控温下，测量温度随程序温度的变化
TG,DTA,DSC曲线
相关文献 壹
JACS简介
Journal of the American Chemical Society 中文名：《美国化学会志》 化学杂志龙头 1879至今 134年历史
JACS简介
总引证次数和被引次数第一，远超第二 JACS每年有51期 JACS不收版面费，文章用彩色不加收费用 审稿周期10周。通讯是2个审稿人，全文是3个，全文审稿周期更长
IPS实质TFT
TFT：指薄膜晶体管，即每个液高速度、高亮度、高对比度， 最好的LCD彩色显示设备之一
文章内容： 金属氧化物半导体——耦合光透性、机械性能好、出色的电子性能。
TFT performance of many oxides exceeds that of amorphous silicon (a-Si:H), and their stability rivals or exceeds that of typical organic semiconductors
发展历史
1964年—— Watson等研制出可定量测量热量的差示扫描量热计，试样用量 为mg级。Mazieres研制的微量差热分析仪的试样量达到了10-100ug。 近十年来——热分析仪器与其他分析仪器的联用技术也发展很快，出现了 TG-MS、TG-GC、DTA-MS、TG-TGA等联用仪器，既节省试样用量又同时 获得更多的信息。
差热分析DTA
（3）试样的结晶度、纯度和离子取代 ——结晶度好，峰形尖锐；结晶度不好，则峰面 积要小。 ——纯度、离子取代同样会影响DTA曲线。
（4）试样的用量 ——试样用量多，热效应大，峰顶温度滞后，容 易掩盖邻近小峰谷。 ——以少为原则。
（5）试样的装填 ——装填要求：薄而均匀 ——试样和参比物的装填情况一致 （6）热中性体（参比物） ——整个测温范围无热反应 ——比热与导热性与试样相近 ——粒度与试样相近（100－300目筛）
二、差热分析
• 差热分析（Differential Thermal Analysis）， 简称DTA
——是在程序控制温度下测定物质和参比物之 间的温度差和温度关系的一种技术。 参比物： 在测定条件下不产生任何热效应 的惰性物质
1. 差热分析原理 • 热电偶与差热电偶
• 差热分析曲线
温差
温度
2. 差热分析仪
铜-康铜（长期350℃ /短期500 ℃ ）、 铁-康铜（600/800 ℃ ）、镍铬-镍铝（1000/1300 ℃ ）、 铂-铂铑(1300/1600 ℃ )、铱-铱铑（1800/>2000 ℃ ）。
（4）温度控制系统
——以一定的程序来调节升温或降温的装置， ——1－100K/min，常用的为1－20K/min。
常用的参比物：α－Al2O3
（经1270K煅烧的高纯氧化铝粉， α－Al2O3晶型）Βιβλιοθήκη 6、影响DTA曲线的操作因素
（1）加热速度 加热速度快，峰尖而窄，形 状拉长，甚至相邻峰重叠。 加热速度慢，峰宽而矮，形 状扁平，热效应起始温度超 前。 常用升温速度：1-10K/min，
升温速度对硫酸钙相邻峰谷的影响
（5）记录系统
差热分析仪
3、差热分析曲线
差热分析
TG曲线
No Image
热天平
用于热重法的装置是热天平（热重分析仪）。 热天平由天平、加热炉、程序控温系统与记录仪等几部分组成。 热天平测定样品质量变化的方法有变位法和零位法 变位法：利用质量变化与天平梁的倾斜成正比的关系，用直接差动变 压器控制检测 零位法：靠电磁作用力使因质量变化而倾斜的天平梁恢复到原来的平 衡位置（即零位），施加的电磁力与质量变化成正比，而电磁力的大 小与方向是通过调节转换机构中线圈中的电流实现的，因此检测此电 流值即可知质量变化。
第二节 差示扫描量热法
一、基本原理与差示扫描量热仪 差示扫描量热法(DSC)：在程序控制温度条件下，测量输入给样品与 参比物的功率差与温度关系的一种热分析方法。 DSC有功率补偿式差示扫描量热法和热流式差示扫描量热法两种类型。
图6 功率补偿式差示扫描量热仪示意图
典型的DSC曲线
典型的差示扫描量热（DSC） 曲线以热流率（dH/dt）为纵 坐标、以时间（t）或温度（T） 为横坐标，即dH/dt-t（或T） 曲线。 曲线离开基线的位移即代表样 品吸热或放热的速率（mJ· s1），而曲线中峰或谷包围的 面积即代表热量的变化。 因而差示扫描量热法可以直接 测量样品在发生物理或化学变 化时的热效应。
失重量的计算
热失重有关的几个名词：热天平；试样；试样支持器；平台；起始温 度（Ti）；终止温度（Tf）；反应区间Ti~Tf。 实验条件：质量mg；扫描速率（升温速率）℃/min；温度范围（℃或 K）；气氛等。 以草酸钙脱水失重为例。 三个脱水失重区间失重率的计算如下： ΔW1%=（W0-W1）100%/W0 ΔW2%=（W1-W2）100%/W0 ΔW3%=（W2-W3）100%/W0 ΔW%=（W0-W1）100%/W0 总失重率 ΔW=ΔW1+ΔW2+ΔW3也可用ΔW%=（W0-W3）100%/W0 残渣：100%-ΔW%=W渣%
DTA课件-2011化工
dH/dt=f(T 或 t)
5.1 DSC的基本原理
动态零位平衡原理：DTA曲线记录的是 试样与参比物之间的温差，这种温差(TS-TR) 可正也可负。DSC则要求无论试样吸热还是 放热，试样与参比物之间的温差始终趋于零， 即保持一种动态零位平衡的状态。 这也是DSC和DTA技术最本质的不同。
5.1 DSC的基本原理
5.3 DSC和DTA的比较
不同点：
工作原理不同：DTA只能检测实验与参比物 之间的温差(△T),无法建立△H与T之间的联系而 DSC能够建立△H与T之间的联系。 DTA曲线的纵坐标为温度差（ △T ）；DSC 曲线的纵坐标为功率差（dH/dt）。
一般而言，根据二者的工作原理，DTA曲线吸热 峰向下，放热峰向上；DSC曲线的吸热峰向上，放热 峰向下。
5.4 DSC和DTA的应用
5. 纯度的测定
物质的纯度越高， DSC曲线上，熔融峰越陡， 峰顶温度越高，而且Te也 越高。据此可比较（测定） 物质的纯度。
5.4 DSC和DTA的应用
6. 高聚物玻璃化转变温度的测定
DSC /(mW/mg) [1.5] 放热 0.45
聚酯 P9520-034
0.40 样品称重：10.60mg 升降温速率：10K/min 气氛：N2 坩埚：Al 加盖扎孔
式中：p是气氛中某种组分的蒸汽压，ΔH是转变的热焓，ΔV是转变 前后的摩尔体积差，T是发生转变的绝对温度。
对于不涉及气相的反应，如晶型转变、熔 融、结晶等，ΔV基本不变或很少，则P对T 影响很小，DTA峰基本不变。 对于释放或者消耗气体的反应，如固气热 分解、升华、汽化、氧化等，ΔV较大，则P 对影响较大，因此峰温有较大的变化，其变 化程度与热效应成正比。P提高将使气体分 子数增加的反应的Ti，Tf，Tm都向高温移动。
差热 分析
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第二节
在高分子中的应用
DSC/DTA在高分子材料领域的应用、主要有物理转变 的研究和化学反应的研究两类。物理转变包括结晶/熔融、 液晶转变等相转变，玻璃化转变等；化学反应包括聚合、 固化、文联、氧化和分解等。DTA／DSC可以用来测定聚 合物的结晶度、反应热，研究结晶动力学、反应动力学 以及聚合物的热稳定性、阻燃性、结构对物理转变的影 响等。此处只介绍在物理转变测定中的应用。
第一节 差热分析法(DTA)
1
第一节
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概述
差热分析法和差示扫描量热法
在热分析仪器中，差热分析仪是使用得最早和最为广泛
的一种热分析仪器，它是在程序控制温度下，测量物质和
参比物的温度差随时间或温度变化的一种技术。当试样发 生任何物理或化学变化时，所释放或吸收的热量使样品温
度高于或低于参比物的温度，从而相应地在差热曲线上得
到放热或吸热峰。图1中显示出材料典型的DTA曲线，在 DTA曲线中反映出材料随温度升高而产生的玻璃化转变、
结晶、熔融、氧化和分解等过程。
。
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3
传统的DTA的基本原理是，将试样和参比物置于以一定速率加热或冷 却的相同温度状态的环境中．记录下试样和参比物之间的温差，并 对时间或温度作图，得到DTA曲线。
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1。3多重熔融行为
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1。4历史效应对熔点的影响
热历史 应力历史
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1。5结晶度和结晶动力学
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结晶动力学
等温结晶动力学 等温结晶的动力学方 程 ‘Avrnmi方程，经 改进后，也适用于测 定非等温结晶速率常 数 Avramt指数n，
差热分析技术解读
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二、实验条件的影响
1.升温速率 影响峰的形状、位臵和相邻峰的分辨率。 升温速率越大，峰位向高温方向迁移，峰变尖 锐。使试样分解偏离平衡条件的程度也大，易使 基线漂移 , 并导致相邻两个峰重叠，分辨力下降。 慢的升温速率，基线漂移小，使体系接近平衡 条件，得到宽而浅的峰，也能使相邻两峰更好地 分离，因而分辨力高。但测定时间长，需要仪器 的灵敏度高。
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(三)
将（6-7）式积分整理后得到
c a
H Cs [Tc Ta ] K [T Ta ]dt 表达式可表示为: Cs [Tc Ta ] K [T Ta ]dt
c c a c
(6 10)
由于差热曲线从反应终 点c返回到基线的积分 (6 11)
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差热分析时添加稀释剂的目的，稀释剂
对差热分析的影响。 试样用量对差热分析的影响，如何选择 试样用量？ 试样粒度对差热分析的影响，如何准备 试样？ 差热分析曲线能提供那些信息？
2017/9/19 13
基线形成后继续升温，如果试样发生了吸热 变化，此时试样总的热流率为：
dTS dH CS K TW TS dt dt
ΔH：试样全部熔化的总吸热量
参比物总热流率
dTR CR K TW TR dt
(6 3)
(6 4)
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dTW dTR dt dt
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稀释剂的加入 往往会降低差 热分析的灵敏 度!
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6.3.5 差热分析的应用
二、实验条件的影响
1.升温速率 影响峰的形状、位臵和相邻峰的分辨率。 升温速率越大，峰位向高温方向迁移，峰变尖 锐。使试样分解偏离平衡条件的程度也大，易使 基线漂移 , 并导致相邻两个峰重叠，分辨力下降。 慢的升温速率，基线漂移小，使体系接近平衡 条件，得到宽而浅的峰，也能使相邻两峰更好地 分离，因而分辨力高。但测定时间长，需要仪器 的灵敏度高。
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(三)
将（6-7）式积分整理后得到
c a
H Cs [Tc Ta ] K [T Ta ]dt 表达式可表示为: Cs [Tc Ta ] K [T Ta ]dt
c c a c
(6 10)
由于差热曲线从反应终 点c返回到基线的积分 (6 11)
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差热分析时添加稀释剂的目的，稀释剂
对差热分析的影响。 试样用量对差热分析的影响，如何选择 试样用量？ 试样粒度对差热分析的影响，如何准备 试样？ 差热分析曲线能提供那些信息？
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基线形成后继续升温，如果试样发生了吸热 变化，此时试样总的热流率为：
dTS dH CS K TW TS dt dt
ΔH：试样全部熔化的总吸热量
参比物总热流率
dTR CR K TW TR dt
(6 3)
(6 4)
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dTW dTR dt dt
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稀释剂的加入 往往会降低差 热分析的灵敏 度!
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6.3.5 差热分析的应用