热重-差热讲义联用热分析
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聚合物差热热重同时热分析
2. 曲线打印
选择屏幕底色，一般以白色为佳； 可选对TG-DTG-DTA曲线打印；
可选对TG-DTA曲线打印；
可选对DTA曲线打印；
五、 注意事项
⑴ 抬起放下炉体时要轻拿轻放，避免过
分震动。
⑵ 试样放置时要小心谨慎，避免碰撞，
防止天平杆变形。
(3)实验
1.差热分析
差热分析是在温度程序控制下测量试样与 参比物之间的温度差随温度变化的一种技 术。简称DTA(Differential Thermal Analysis)。
2.差示扫描量热法
差示扫描量热法是在温度程序控制下测量 试样相对于参比物的热流速度随温度变化 的一种技术。简称DSC（Differential Scanning Calorimetry）。
3.热重分析法
热重分析法简称TGA
（Thermogravimetric Analysis），它是 测定试样在温度等速上升时重量的变化， 或者测定试样在恒定的高温下重量随时间 的变化的一种分析技术。 TG曲线表示加热过程中样品失重累积量， 为积分型曲线。
4.微商热重分析（DTG）
DTG曲线是TG曲线对温度或时间的一阶
导数，即质量变化率，dW/dT或dW/dt。 DTG曲线上出现的峰与TG曲线上两台阶 间质量发生变化的部分相对应，峰的面积 与试样对应的质量变化成正比，峰顶与失 重变化速率最大相对应。
TGA、DTG应用于聚合物，主要是研究在
空气中或惰性气体中聚合物的热稳定性和 热分解作用。除此之外还可以研究固相反 应；测定水份、挥发物和残渣；吸附、吸 收和解吸；氧化降解；增塑剂的挥发性； 水解和吸湿性；缩聚聚合物的固化程度； 有填料的聚合物或掺合物的组成；以及利 用特征热谱图作鉴定用。
热重-差热分析的应用
3.差热分析法
（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，在差热曲 线上形成吸热谷。因而适合对金属或者合金、一些无机矿物 进行分析鉴定。
3.差热分析法
DTA面临的问题：定性分析，灵敏度不高 。
4.动力学研究
-5
42 41 40 39
烟煤
10
42
C/O=1.3，升温速率 20K/min
求出一系列温度T下（即t时刻）对应的转变分 ln (1 ) 数a值，代入式以上形式的动力学方程，以 ln ( T ) 对1/T 作图，得到如下的关系图
2
4.动力学研究
-12.5
-13.0 -13.5 -14.0
C/O=1.3，升温速率 20K/min
A B C
烟煤 无烟煤 半焦
ln(-ln(1-α)/T )
• 为了计算方便， 假设反应为表观 一级反应
ln AR 2RT E ln (1 ) ln [ (1 )] 2 T E E RT
b=dT/dt=常 数
α─失重率；A—指前因子 ；E—活化能 ；R—理想气体常数 ； T—温度 ；b—恒定升温速率，
4.动力学研究
率快不利于中间产物的检出，因为TG曲线上拐点变
得不明显，而慢的升温速率可得到明确的实验结果。
2.热重法
升温速度越快，温度滞 后越大，Ti及Tf越高， 反应温度区间也越宽。 一般不要采用太高的升 温速率，对传热差试样 一般用5～10℃/min， 对传热好的无机物、金 属试样可用10～ 20℃/min。
间的温度差随温度变化的一种技术。 。
3.差热分析法
3.2基本原理
差热分析的基本原理，是把被测试样和参比物置放在 同样的热条件下，进行加热或冷却，在这个过程中，试样在
差热和热重分析
差热分析可以用来研究土壤中污染物 的热分解和转化过程，例如研究土壤 中农药的分解和转化过程。
热重分析可以用来研究土壤中污染物 的迁移和分布特性，例如研究土壤中 重金属的分布和迁移特性。
06 差热和热重分析的未来发 展与挑战
新技术发展
新型传感器技术
利用新型传感器技术，如纳米传感器和柔性传感器，提高差热和 热重分析的灵敏度和精度。
差热分析的应用
01 确定物质的熔点、玻璃化转变温度等物理 性质。
02 研究物质的热稳定性、热分解和氧化等化 学性质。
03
用于药物、食品、聚合物、陶瓷等领域的 研发和质量控制。
04
热重分析（TGA）
02 热重分析（TGA）
热重分析的定义
热重分析（TGA）是一种在程序控温下测量物质质量与温度关系的分析方法。通过 测量物质质量随温度变化的情况，可以研究物质在加热或冷却过程中的物理和化学 变化。
在热重分析中，样品被放置在热天平上，并加热或冷却以模拟不同的温度条件。随着温度的变化，样 品的质量会发生变化，这些变化被记录并转化为温度与质量之间的关系曲线。通过对曲线的分析，可 以了解物质在加热或冷却过程中的质量变化情况。
热重分析的应用
热重分析在多个领域都有广泛的应用，包括材料科学 、化学、制药、食品科学等。它可以用于研究材料的 热稳定性、分解行为、反应动力学以及物质在温度变 化过程中的相变等。
陶瓷材料的抗热震性能
差热分析可以研究陶瓷材料在不同温度下的热震稳定性，对于陶瓷 材料的应用具有重要意义。
金属材料
金属材料的熔点和凝固点
01
通过差热分析，可以精确测定金属材料的熔点和凝固点，有助
于了解金属材料的热物性。
金属材料的氧化和腐蚀行为
热分析法—热重分析法(TG) 差热分析法(DTA) 差示扫描量热法( DSC) ppt课件
of the first Na-containing i-QC, i-Na13Au12Ga15,
which belongs to the Bergman type but has an
extremely low valence electron-to-atom (e/a)
value of 1.75
PPT课件
800
1000
1200
140 780
180 205
1030
450
PPT课件Tຫໍສະໝຸດ ℃10差热分析法（DTA）
参比物：在测量温度范围 内不发生任何热效应的物 质，如-Al2O3、MgO等。
程序控温下， 测量物与参比 物的温差与温 度的关系 ΔT=f(T) 正峰：放热 倒峰：吸热
PPT课件
11
差示扫描量热法
PPT课件
21
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
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22
略：XRD 、电子迁移率等测试。。。。
PPT课件
23
贰
PPT课件
24
《应用化学》（德语：Angewandte Chemie） 每周出版一期 由德国化学会出版，由约翰威立公司发行。
PPT课件
25
主要内容
we report the discovery and characterizations
热重分析及差热分析PPT课件
一：热分析法概述 二：差热分析法（DTA) 三：热重法（TG）
第1页/共29页
热分析法概述
热分析方法是利用热学原理对物质的物理性能或成分进 行分析的总称。根据国际热对热分析法的定义：热分析 是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系 的一门技术。所谓“程序控制温度”是指用固定的速率 加热或冷却，所谓“物理性质”则包括物质的质量、温 度物、质热在焓温、度尺变寸化、过机程械中、，电常学常伴、随声宏学观及物磁理学、性化质学等等。性 质的变化，宏观上的这些性质变化通常又与物质的组成和 微观结构相关联。通过测量和分析物质在加热或冷却过程 中的物理、化学性质的变化，可以对物质进行定性、定量 分析，从而实现对物质的结构鉴定，为新材料的研究和开 发提供热性能数据和精细结构信息。
度关系的一种技术。 当试样发生任何物理（如相转变、熔化、结晶、升华等）或化学
变化时，所释放或吸收的热量使试样温度高于或低于参比物的 温度，从而相应地在DTA曲线上得到放热或吸收峰。
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差热分析曲线
根据国际分析协会ICTA的规定，差热分析DTA是将试样和参比 物置于同一环境中以一定速率加热或冷却，将两者间的温度差 对时间或温度作记录的方法。从DTA获得的曲线试验数据是这样 表示的：纵坐标是试样与参比物的温度差ΔT，向上表示放热反 应，向下表示吸热反应，横坐标为T（或t），从左到右增加。
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热分析需满足三个条件
1）测量的参数必须是一种“物理性质”，包括质量、温度、热 焓变化、尺寸、机械特性、声学特性、电学及磁学特性等。 2）测量参数必须直接或者间接表示成温度的函数关系。 3）测量必须在程序控制的温度下进行.
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热分析法种类
物理性 分析技术名称 简 称 物理性质
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热分析法概述
热分析方法是利用热学原理对物质的物理性能或成分进 行分析的总称。根据国际热对热分析法的定义：热分析 是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系 的一门技术。所谓“程序控制温度”是指用固定的速率 加热或冷却，所谓“物理性质”则包括物质的质量、温 度物、质热在焓温、度尺变寸化、过机程械中、，电常学常伴、随声宏学观及物磁理学、性化质学等等。性 质的变化，宏观上的这些性质变化通常又与物质的组成和 微观结构相关联。通过测量和分析物质在加热或冷却过程 中的物理、化学性质的变化，可以对物质进行定性、定量 分析，从而实现对物质的结构鉴定，为新材料的研究和开 发提供热性能数据和精细结构信息。
度关系的一种技术。 当试样发生任何物理（如相转变、熔化、结晶、升华等）或化学
变化时，所释放或吸收的热量使试样温度高于或低于参比物的 温度，从而相应地在DTA曲线上得到放热或吸收峰。
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差热分析曲线
根据国际分析协会ICTA的规定，差热分析DTA是将试样和参比 物置于同一环境中以一定速率加热或冷却，将两者间的温度差 对时间或温度作记录的方法。从DTA获得的曲线试验数据是这样 表示的：纵坐标是试样与参比物的温度差ΔT，向上表示放热反 应，向下表示吸热反应，横坐标为T（或t），从左到右增加。
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热分析需满足三个条件
1）测量的参数必须是一种“物理性质”，包括质量、温度、热 焓变化、尺寸、机械特性、声学特性、电学及磁学特性等。 2）测量参数必须直接或者间接表示成温度的函数关系。 3）测量必须在程序控制的温度下进行.
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热分析法种类
物理性 分析技术名称 简 称 物理性质
热重分析及差热分析
2. 差热分析 (DTA)
差热分析仪装置示意图
电炉单元
温度程序 控制单元
稳压电源
差热放大 单元
记录仪 单元
2. 差热分析 (DTA)
差热谱图 分别以参比物温度和温差对时间作图
温差T (或热电势之差V)
基线
基线 吸热峰(向下)
放热峰(向上)
基线
温差
温度T
参比物温度
时间t
2. 差热分析 (DTA)
1. 热分析法简介
加热或冷却 物质的结构、相态、化学性质等发生变化 物理性质发生变化
(包括质量、温度、尺寸、光、声、力、电、磁等性质)
热分析法 物质的物理性质随温度的变化关系
热分析法 在程序控温下，测量物质的物理性质随温度的变化关系的一类技术
1. 热分析法简介
国际热分析协会(ICTA)的分类，目前的热分析法可分为九类十七种
如 镍催化剂在空气和氢气的气氛下结果不同 在空气中，镍催化剂被氧化产生放热峰
苯甲酸在常压下和1.4MPa压力下的沸点不同 沸点：249 oC 378 oC
碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳是可逆反应 气氛中CO2的分压越大，分解温度越高
2. 差热分析 (DTA)
影响差热分析的主要因素 (2) 试样的影响 试样的用量：常用5-20 oC/min，尤以10 oC/min居多
温差T 0
时间t
温度-时间曲线
时间t
差热曲线
2. 差热分析 (DTA)
差热分析的工作原理
参比 样品
炉
炉
丝
丝
反向连接的 两个热电偶
热电势 T(参比物的温度) 热电势之差 T(温差)
2. 差热分析 (DTA)
差热分析 (DTA，Differential Thermal Analysis) 将试样和参比物放在以一定速率升温或冷却的相同温度状态的环境中 记录参比物温度以及试样和参比物之间的温度差随时间的变化 温差-时间曲线或温差-温度曲线 差热分析曲线(或差热谱图 ) 分析物质的变化规律、鉴定物质种类
化工实验--实验热重-差热分析联用法研究CuSO4·5H2O的脱水过程
差热分析
（2）差热分析法 Differential Thermal Analysis
图 典型的DTA曲线
图中基线相当于DT=0， 样品无热效应发生，向上 和向下的峰反映了样品的 放热、吸热过程。
① 零线：理想状态ΔT=0的线； ② 基线：实际条件下试样无热效应时的曲线部分； ③ 吸热峰：TS＜TR ，ΔT＜0时的曲线部分； ④ 放热峰：TS＞TR ， ΔT＞0时的曲线部分； ⑤ 起始温度（Ti）：热效应发生时曲线开始偏离基 线的温度； ⑥ 终止温度（Tf）：曲线开始回到基线的温度； ⑦ 峰顶温度（Tp）：吸、放热峰的峰形顶部的温度， 该点瞬间d（ΔT）/dt=0； ⑧ 峰高：是指内插基线与峰顶之间的距离，表示试 样与参比物之间最大温差； ⑨ 峰面积：是指峰形与内插基线所围面积； ⑩ 外推起始点：是指峰的起始边斜率最大处所作切 线与外推基线的交点，其对应的温度称为外推起始 温度（Teo）；根据ICTA共同试样的测定结果，以外 推起始温度（Teo）最为接近热力学平衡温度。
钙、锶、钡水合草酸盐的TG曲线与DTG曲线（a）DTG曲线；（b）TG曲线 1、热重曲线中质量（m）对时间（t）进行一次微商从而得到dm/dt-T（或t）曲线，称为微商热重
（DTG）曲线。 2、 它表示质量随时间的变化率（失重速率）与温度（或时间）的关系。 3、 微商热重曲线与热重曲线的对应关系是：微商曲线上的峰顶点（d2m/dt2=0，失重速率最大值
点）与热重曲线的拐点相对应。微商热重曲线上的峰数与热重曲线的台阶数相等，微商热重 曲线峰面积则与失重量成正比。
热重曲线
（2）差热分析法 Differential Thermal Analysis
在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差随温 度变化的一种技术。
（2）差热分析法 Differential Thermal Analysis
图 典型的DTA曲线
图中基线相当于DT=0， 样品无热效应发生，向上 和向下的峰反映了样品的 放热、吸热过程。
① 零线：理想状态ΔT=0的线； ② 基线：实际条件下试样无热效应时的曲线部分； ③ 吸热峰：TS＜TR ，ΔT＜0时的曲线部分； ④ 放热峰：TS＞TR ， ΔT＞0时的曲线部分； ⑤ 起始温度（Ti）：热效应发生时曲线开始偏离基 线的温度； ⑥ 终止温度（Tf）：曲线开始回到基线的温度； ⑦ 峰顶温度（Tp）：吸、放热峰的峰形顶部的温度， 该点瞬间d（ΔT）/dt=0； ⑧ 峰高：是指内插基线与峰顶之间的距离，表示试 样与参比物之间最大温差； ⑨ 峰面积：是指峰形与内插基线所围面积； ⑩ 外推起始点：是指峰的起始边斜率最大处所作切 线与外推基线的交点，其对应的温度称为外推起始 温度（Teo）；根据ICTA共同试样的测定结果，以外 推起始温度（Teo）最为接近热力学平衡温度。
钙、锶、钡水合草酸盐的TG曲线与DTG曲线（a）DTG曲线；（b）TG曲线 1、热重曲线中质量（m）对时间（t）进行一次微商从而得到dm/dt-T（或t）曲线，称为微商热重
（DTG）曲线。 2、 它表示质量随时间的变化率（失重速率）与温度（或时间）的关系。 3、 微商热重曲线与热重曲线的对应关系是：微商曲线上的峰顶点（d2m/dt2=0，失重速率最大值
点）与热重曲线的拐点相对应。微商热重曲线上的峰数与热重曲线的台阶数相等，微商热重 曲线峰面积则与失重量成正比。
热重曲线
（2）差热分析法 Differential Thermal Analysis
在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差随温 度变化的一种技术。
材料现代研究方法-热重-差热综合热分析实验指导书
差热-热重综合热分析实验一.实验目的：1.了解热重-差热分析仪的原理、仪器装置及使用方法。
2.掌握热重-差热分析基本原理、测试技术及影响测量准确性的因素。
3.掌握热重-差热曲线定性和定量处理方法，对实验结果做出解释。
二.实验原理1.热重分析法热重分析法（TG）是在程序温度控制下，测量物质的质量随温度变化的一种实验技术。
一般有静态法和动态法两种类型：静态法是在恒温下测定物质质量变化与温度的关系，将试样在各给定温度加热至恒重，该法用来研究固相物质热分解的反应速率和测定反应速度常数。
动态法是在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系，采用连续升温连续称重的方式。
本实验采用的是动态热重分析法，其主要由精密天平、加热炉、和控制单元组成。
加热炉由温控加热单元给定速度升温，温度由测温热电偶输出热电势，放大后送入计算机进行处理。
炉中试样质量变化由天平测量记录，天平变化由光电传感器转化为电信号，放大后送入计算机进行处理。
计算机根据测得数据自动进行绘图处理。
由热重分析记录的质量变化对温度的关系曲线称为热重曲线（TG 曲线）。
曲线横坐标为温度，纵坐标为质量，如热分解反应A(s)→B(s)+C(g)的热重曲线如图1所示。
图中T 1为起始温度，即累积质量变化达到热天平可检测的温度；T 2为终止温度，即累积质量变化达到最大值时的温度；热重曲线上质量基本不变的部分称为基线或平台。
若试样初始质量为W0，失重后试样质量为W1，测失重百分数为。
%100010×−W W W 物质在加热过程中会在某温度下发生分解、脱水、氧化、还原和升华等一系列的物理化学变化而出现质量变化，发生质量变化的温度及质量变化百分数随物质的结构和组成而异，因此可以利用物质的热重曲线来研究物质的热变化过程，推测反应机理及产物。
2.差热分析法在物质匀速加热或冷却的过程中，当达到某温度时，物质就会发生物理化学变化。
在变化的过程中，伴随有吸热放热现象，这样就改变了物质原有的升温或降温速率。
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升温速率对失重量无影响。
试样量的影响
CuSO4·5H2O
样品量：1-500mg；2-200mg
CuSO4·3H2O
CuSO4·H2O CuSO4
试样用量增加会使TG曲线向高温方向偏移。当试样用量在热重天 平灵敏度允许的范围内，应尽量减少，以得到良好的检测效果。
试样用量和粒度
试样粒度和形状的影响
尼龙6的TG-DTA曲线
五、TG-DTA联用热分析的影响因素
升温速率： 升温速率越大，热重曲线上的起始分解温度和 终止分解温度偏高。升温速率提高时，DTA曲线的峰温上 升，峰面积与峰高也有一定上升。
样品因素： （1） 试样量：试样量大时TG曲线的清晰度 变差，并移向较高温度。同样试样用量对DTA曲线也有很 大影响，一般说试样量少，差热曲线出峰明显、分辨率高， 基线漂移也小，因此试样用量应在热重/差热联用分析仪灵 敏度范围内尽量少。（2） 粒度：粒度越细，TG曲线起始 分解温度越低，DTA曲线峰温越低。 气氛
∆T＝TS－TR
典型的DTA曲线
图中基线相当于T=0，样品无热效应发生， 向上和向下的峰反映了样品的放热、吸热过程。
DTA曲线峰的物理化学归属
差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因
变化的类型
升温的焓变
变化的类型
升温的焓变
吸热
放热
吸热
放热
物理变化
结晶转变
√
熔化
√
结晶
汽化
√
升华
√
吸附
解吸附
√
吸水
√
性，热分解及生成的产物
等与质量相联系的信息。
微商热重曲线（DTG）
微商热重法（Derivativ Thermogravimetry， DTG）或称导数热重法：记录TG曲线对温 度（或时间）的一阶导数的一种技术。
DTG曲线特点： 精确反映出每个失重阶段的起始反应温度、最大反 应速率温度和反应终止温度；
七、实验步骤
1. 除气氛控制单元外，其他电源全部打开，预热30 分钟后开始实验。
胆甾醇丙酸酯
升温速率增大，相邻峰之间的分辨率下降。但用较高的升温速率可检测 出小的相变峰，即提高了检测灵敏度。
升温速率的影响
升温速率不同，可导致TG曲 线形状改变。升温速率快时， TG曲线弯曲（拐点）不明显， 不利于中间产物的检出；升温 速率慢时，可显示热重曲线的 全过程。
一般来说，升温速率为5、 10℃/min时，对TG曲线的影 响不太明显。
升温速率的影响
Furnace
Sample
Balance
试样受热升温是通过介质-坩埚-试样进行热传递的，在炉子和试样坩 埚之间可形成温差。升温速率不同，温差就不同，导致测量误差。
升温速率对试样的分解温度有影响。升温速率快，造成温差和热滞后 大，分解起始温度和终止温度都相应升高。
实验中，升温速率一般选用5和10℃/min。
试样制备方法
• 热重分析前天平校正。 • 试样预磨，100－300目筛，干燥、称量。 • 试样的装填（薄而均匀，试样和参比物的
装填情况一致 ）
• 选择合适的升温速率。
三、差热分析（DTA）原理
差热分析（Differential Thermal Analysis， DTA）是在程序控制温度下，测量物质和参 比物的温度差随温度（或时间）变化的一种 技术。
平衡复位器的线圈电流与试样质量变平衡复位器的线 圈电流与试样质量变化成正比，因此，记录电流的变化即能 得到加热过程中试样质量连续变化的信息。而试样温度同时 由测温热电偶测定并记录。于是得到试样质量与温度(或时 间)关系的曲线。
Furnace
Sample
Balance
常规天平：静态称量，温度室温，气氛空气； 热 天 平：动态称量，温度可变，气氛可变。
居里点转变
√
玻璃化转变
液晶转变
√
热容变
化学变化
化学吸附
√
√
去溶剂化
√
脱水
√
分解
√
√
√
氧化裂解
√
在气氛下氧化
√
√
在气氛下还原
√
氧化还原反应
√
√
固态反应
√
√
燃烧
√
聚合
√
（树脂）预固
化催化反应
√
四、热重-差热联用分析 -------结合TG及DTA的同步分析技术
优点： 一个样品，一次升温就可同时获得 样品的重量变化及热效应信息
热重-差热联用热分析
精品jing
一、概述
热分析是“在程序温度下，测量物质的物理 性质随温度变化的一类技术”。
——国际热分析协会（ICTA）
程序控制温度：指用固定的速率加热或冷却。 物理性质：包括物质的质量、温度、热焓、尺寸、 机械、升学、电学及磁学性质等。
几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数
DTG曲线的峰面积与TG曲线上对应的失重量成正比； 当TG曲线对某些受热过程出现的台阶不明显时，利 用DTG曲线能明显区分。
热重法可检测的变化过程
TG
物理变化
化学变化
升华、气化、吸 附、解吸、吸收
固体 气体
固体1 固体2＋气体 固体1＋气体 固体2 固体1＋固体2 固体3＋气体
只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究。但对于 像熔融、结晶和玻璃化转变之类的热行为，样品质量没有变化，热 重分析方法就不适用了。
样品粒度不同，会引起气体产物扩散的变化，导致反应速度和曲 线形状改变。粒度越小，反应速度越快，热重曲线上的分解起始点和 结束点的温度降低，反应区间变窄。
气氛的影响
气氛种类 惰性气氛：N2、Ar、He 氧化气氛：空气、氧气 还原气氛：H2、CO
分解温度：T真空< T空气< TCO2
实验气氛
六、实验仪器
几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数
二、热重法（TG）原理
热重法（Thermogravimetry，TG）是在 程序控制温度下，测量物质的质量随温度 （或时间）变化关系的一种技术。
热天平种类
热天平以上皿式零位型的天平应用最为广泛。这种热 天平在加热过程中试样无质量变化时仍能保持初始平衡状态； 当试样有质量变化时，天平就失去平衡，发生倾斜，立即由 传感器检测并输出天平失衡信号，这一信号经测重系统放大 用以自动改变平衡复位器中的电流，使天平重又回到平衡状 态，即所谓的零位。
热重曲线
45℃
CuSO4·5H2O → CuSO4·3H2O + 2H2O ↑
100℃
CuSO4·3H2O → CuSO4·H2O + 2H2O ↑
212℃
CuSO4·H2O → CuSO4 + H2O ↑
五水硫酸铜的热失重曲线
（10.8mg，静态空气， 10℃/min）
TG曲线的信息：样品及其 中间产物的组成，热稳定
试样量的影响
CuSO4·5H2O
样品量：1-500mg；2-200mg
CuSO4·3H2O
CuSO4·H2O CuSO4
试样用量增加会使TG曲线向高温方向偏移。当试样用量在热重天 平灵敏度允许的范围内，应尽量减少，以得到良好的检测效果。
试样用量和粒度
试样粒度和形状的影响
尼龙6的TG-DTA曲线
五、TG-DTA联用热分析的影响因素
升温速率： 升温速率越大，热重曲线上的起始分解温度和 终止分解温度偏高。升温速率提高时，DTA曲线的峰温上 升，峰面积与峰高也有一定上升。
样品因素： （1） 试样量：试样量大时TG曲线的清晰度 变差，并移向较高温度。同样试样用量对DTA曲线也有很 大影响，一般说试样量少，差热曲线出峰明显、分辨率高， 基线漂移也小，因此试样用量应在热重/差热联用分析仪灵 敏度范围内尽量少。（2） 粒度：粒度越细，TG曲线起始 分解温度越低，DTA曲线峰温越低。 气氛
∆T＝TS－TR
典型的DTA曲线
图中基线相当于T=0，样品无热效应发生， 向上和向下的峰反映了样品的放热、吸热过程。
DTA曲线峰的物理化学归属
差热分析中产生放热峰和吸热峰的大致原因
变化的类型
升温的焓变
变化的类型
升温的焓变
吸热
放热
吸热
放热
物理变化
结晶转变
√
熔化
√
结晶
汽化
√
升华
√
吸附
解吸附
√
吸水
√
性，热分解及生成的产物
等与质量相联系的信息。
微商热重曲线（DTG）
微商热重法（Derivativ Thermogravimetry， DTG）或称导数热重法：记录TG曲线对温 度（或时间）的一阶导数的一种技术。
DTG曲线特点： 精确反映出每个失重阶段的起始反应温度、最大反 应速率温度和反应终止温度；
七、实验步骤
1. 除气氛控制单元外，其他电源全部打开，预热30 分钟后开始实验。
胆甾醇丙酸酯
升温速率增大，相邻峰之间的分辨率下降。但用较高的升温速率可检测 出小的相变峰，即提高了检测灵敏度。
升温速率的影响
升温速率不同，可导致TG曲 线形状改变。升温速率快时， TG曲线弯曲（拐点）不明显， 不利于中间产物的检出；升温 速率慢时，可显示热重曲线的 全过程。
一般来说，升温速率为5、 10℃/min时，对TG曲线的影 响不太明显。
升温速率的影响
Furnace
Sample
Balance
试样受热升温是通过介质-坩埚-试样进行热传递的，在炉子和试样坩 埚之间可形成温差。升温速率不同，温差就不同，导致测量误差。
升温速率对试样的分解温度有影响。升温速率快，造成温差和热滞后 大，分解起始温度和终止温度都相应升高。
实验中，升温速率一般选用5和10℃/min。
试样制备方法
• 热重分析前天平校正。 • 试样预磨，100－300目筛，干燥、称量。 • 试样的装填（薄而均匀，试样和参比物的
装填情况一致 ）
• 选择合适的升温速率。
三、差热分析（DTA）原理
差热分析（Differential Thermal Analysis， DTA）是在程序控制温度下，测量物质和参 比物的温度差随温度（或时间）变化的一种 技术。
平衡复位器的线圈电流与试样质量变平衡复位器的线 圈电流与试样质量变化成正比，因此，记录电流的变化即能 得到加热过程中试样质量连续变化的信息。而试样温度同时 由测温热电偶测定并记录。于是得到试样质量与温度(或时 间)关系的曲线。
Furnace
Sample
Balance
常规天平：静态称量，温度室温，气氛空气； 热 天 平：动态称量，温度可变，气氛可变。
居里点转变
√
玻璃化转变
液晶转变
√
热容变
化学变化
化学吸附
√
√
去溶剂化
√
脱水
√
分解
√
√
√
氧化裂解
√
在气氛下氧化
√
√
在气氛下还原
√
氧化还原反应
√
√
固态反应
√
√
燃烧
√
聚合
√
（树脂）预固
化催化反应
√
四、热重-差热联用分析 -------结合TG及DTA的同步分析技术
优点： 一个样品，一次升温就可同时获得 样品的重量变化及热效应信息
热重-差热联用热分析
精品jing
一、概述
热分析是“在程序温度下，测量物质的物理 性质随温度变化的一类技术”。
——国际热分析协会（ICTA）
程序控制温度：指用固定的速率加热或冷却。 物理性质：包括物质的质量、温度、热焓、尺寸、 机械、升学、电学及磁学性质等。
几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数
DTG曲线的峰面积与TG曲线上对应的失重量成正比； 当TG曲线对某些受热过程出现的台阶不明显时，利 用DTG曲线能明显区分。
热重法可检测的变化过程
TG
物理变化
化学变化
升华、气化、吸 附、解吸、吸收
固体 气体
固体1 固体2＋气体 固体1＋气体 固体2 固体1＋固体2 固体3＋气体
只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究。但对于 像熔融、结晶和玻璃化转变之类的热行为，样品质量没有变化，热 重分析方法就不适用了。
样品粒度不同，会引起气体产物扩散的变化，导致反应速度和曲 线形状改变。粒度越小，反应速度越快，热重曲线上的分解起始点和 结束点的温度降低，反应区间变窄。
气氛的影响
气氛种类 惰性气氛：N2、Ar、He 氧化气氛：空气、氧气 还原气氛：H2、CO
分解温度：T真空< T空气< TCO2
实验气氛
六、实验仪器
几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数
二、热重法（TG）原理
热重法（Thermogravimetry，TG）是在 程序控制温度下，测量物质的质量随温度 （或时间）变化关系的一种技术。
热天平种类
热天平以上皿式零位型的天平应用最为广泛。这种热 天平在加热过程中试样无质量变化时仍能保持初始平衡状态； 当试样有质量变化时，天平就失去平衡，发生倾斜，立即由 传感器检测并输出天平失衡信号，这一信号经测重系统放大 用以自动改变平衡复位器中的电流，使天平重又回到平衡状 态，即所谓的零位。
热重曲线
45℃
CuSO4·5H2O → CuSO4·3H2O + 2H2O ↑
100℃
CuSO4·3H2O → CuSO4·H2O + 2H2O ↑
212℃
CuSO4·H2O → CuSO4 + H2O ↑
五水硫酸铜的热失重曲线
（10.8mg，静态空气， 10℃/min）
TG曲线的信息：样品及其 中间产物的组成，热稳定