您好!欢迎光临南京汇诚仪器仪表有限公司,我们竭诚为您服务!

南京汇诚专注仪器研发制造

打造仪器仪表行业优秀品牌

服务咨询热线:

025-52702696
当前位置:首页 >> 解决方案

热重法测定的结果与哪些因素有关?

  • 发表时间:2023-10-24
  • 来源:本站
  • 人气:369

热重法测定的结果与实验条件有关,为了得到准确性和重复性好的热重曲线,我们有必要对各种影响因素进行仔细分析。影响热重测试结果的因素,基本上可以分为三类:仪器因素、实验条件因素和样品因素。

仪器因素包括气体浮力和对流、坩埚、挥发物冷凝、天平灵敏度、样品支架和热电偶等。对于给定的热重仪器,天平灵敏度、样品支架和热电偶的影响是固定不变的,我们可以通过质量校正和温度校正来减少或消除这些系统误差。

气体浮力和对流的影响

气体浮力的影响:气体的密度与温度有关,随温度升高,样品周围的气体密度发生变化,从而气体的浮力也发生变化。所以,尽管样品本身没有质量变化,但由于温度的改变造成气体浮力的变化,使得样品呈现随温度升高而质量增加,这种现象称为表观增重。

对流的影响:它的产生,是常温下,试样周围的气体受热变轻形成向上的热气流,作用在热天平上,引起试样的表观质量损失。

措施:为了减少气体浮力和对流的影响,试样可以选择在真空条件下进行测定,或选用卧式结构的热重仪进行测定。 图片1.png

坩埚的影响

大小和形状:坩埚的大小与试样量有关,直接影响试样的热传导和热扩散;坩埚的形状则影响试样的挥发速率。因此,通常选用轻巧、浅底的坩埚,可使试样在埚底摊成均匀的薄层,有利于热传导、热扩散和挥发。

坩埚的材质:通常应该选择对试样、中间产物、最终产物和气氛没有反应活性和催化活性的惰性材料,如Pt、Al2O3等。

挥发物冷凝的影响

样品受热分解、升华、逸出的挥发性物质,往往会在仪器的低温部分冷凝。这不仅污染仪器,而且使测定结果出现偏差。若挥发物冷凝在样品支架上,则影响更严重,随温度升高,冷凝物可能再次挥发产生假失重,使TG曲线变形。图片2.png 

为减少挥发物冷凝的影响,可在坩埚周围安装耐热屏蔽套管;采用水平结构的天平;在天平灵敏度范围内,尽量减少样品用量;选择合适的净化气体流量。实验前,对样品的分解情况有初步估计,防止对仪器的污染。

实验条件因素包括升温速率和气氛的影响

升温速率的影响:

升温速率对热重曲线影响的较大,升温速率越高,产生的影响就越大。因为样品受热升温是通过介质-坩埚-样品进行热传递的,在炉子和样品坩埚之间可形成温差。升温速率不同,炉子和样品坩埚间的温差就不同,导致测量误差。一般在升温速率为5和10℃/min时产生的影响较小。

升温速率对样品的分解温度有影响。升温速率快,造成热滞后大,分解起始温度和终止温度都相应升高。图片3.png 

升温速率不同,可导致热重曲线的形状改变。升温速率快,往往不利于中间产物的检出,使热重曲线的拐点不明显。升温速率慢,可以显示热重曲线的全过程。一般来说,升温速率为5和10℃/min时,对热重曲线的影响不太明显。

升温速率可影响热重曲线的形状和试样的分解温度,但不影响失重量。

慢速升温可以研究样品的分解过程,但我们不能武断地认为快速升温总是有害的。要看具体的实验条件和目的。当样品量很小时,快速升温能检查出分解过程中形成的中间产物,而慢速升温则不能达到此目的。

气氛的影响:

气氛对热重实验结果也有影响,它可以影响反应性质、方向、速率和反应温度,也能影响热重称量的结果。气体流速越大,表观增重越大。所以送样品做热重分析时,需注明气氛条件。

热重实验可在动态或静态气氛条件下进行。所谓静态是指气体稳定不流动,动态就是气体以稳定流速流动。在静态气氛中,产物的分压对TG曲线有明显的影响,使反应向高温移动;而在动态气氛中,产物的分压影响较小。因此,我们测试中都使用动态气氛,气体流量为20mL/min。

气氛有如下几类:惰性气氛,氧化性气氛,还原性气氛,还有其它如CO2Cl2F2等。

图中示出CaCO3在三种气氛条件下的热失重曲线,可见,在真空条件下,分解温度最低;在空气条件下,分解温度居中;在CO2条件下,分解温度最高。图片4.png 

试样的影响

样品量的影响:

样品量多少对热传导、热扩散、挥发物逸出都有影响。样品量用多时,热效应和温度梯度都大,对热传导和气体逸出不利,导致温度偏差。样品量越大,这种偏差越大。图中示出了样品量与热重曲线的关系。由图可以看出,当采用小样品量时,反应过程中每步的变化都可以检测出来;而当采用大样品量时,三步变化在图中只看到两步。所以,样品用量应在热天平灵敏度允许的范围内,尽量减少,以得到良好的检测效果。而在实际热重分析中,样品量只需要约5mg。

样品粒度、形状的影响:

样品粒度及形状同样对热传导和气体的扩散有影响。粒度不同,会引起气体产物扩散的变化,导致反应速度和热重曲线形状的改变。粒度越小,反应速度越快,热重曲线上的起始分解温度和终止分解温度降低,反应区间变窄,而且分解反应进行得完全。所以,粒度影响在热重法中是个不可忽略的因素。左图中示出了细粒、粗粒和片状样品对热重曲线的影响。

 


推荐产品
解决方案
联系我们
南京汇诚仪器仪表有限公司
服务热线:025-52702696
售后服务:025-52702696
电子邮件:njhcyq@163.com
公司地址:南京市江宁区天行西路9号润璟科技广场3栋