《材料测试技术及方法》课程教学课件（讲稿）热分析在催化研究中的应用

热分析在催化研究中的应用 孙立贤

热分析在催化研究中的应用 孙立贤

".What do bread and chocolate,hair and finger-nail clippings,coal and rubber,orint- ments and suppositories,explosives,kidney stones and ancient Egyptian pyramid have in common?Many interesting answers could probably be suggested,but the connection wanted in this context is that they all under- go interesting and practically important changes on heating." M.E.Brown (Introduction to Thermal Analysis:Techniques and Applications

• “ .What do bread and chocolate, hair and finger-nail clippings, coal and rubber, orint￾ments and suppositories, explosives, kidney stones and ancient Egyptian pyramid have in common? Many interesting answers could probably be suggested, but the connection wanted in this context is that they all under￾go interesting and practically important changes on heating.” —— M.E.Brown《Introduction to Thermal Analysis:Techniques and Applications》

L.热分析的定义、分类、方法、原理与应用 1.热分析(Thermal Analysis)定义：在程序温度控制 下，测量物质的物理性质（质量、温度、几何尺寸、机 械强度和能量等)随温度变化的关系的一类技术。(A group of techniques in which a physical property of a substance is measured as a function of temperature whilst the substance is subjected to a controlled THERMAL temperature program.) thermochimica acta d CALORIMETRY

1. 热分析(Thermal Analysis)定义: 在程序温度控制 下，测量物质的物理性质(质量、温度、几何尺寸、机 械强度和能量等)随温度变化的关系的一类技术。(A group of techniques in which a physical property of a substance is measured as a function of temperature whilst the substance is subjected to a controlled temperature program.) I. 热分析的定义、分类、方法、原理与应用

2.热分析的分类： 物理性质 中文名 英文缩写 质量 热重法 TG 等压质量变化测定 逸出气检测 EGD 逸出气分析 EGA 温度 升温曲线测定 HCD 差热分析 DTA 热量 差示扫描量热法 DSC 调制式差示扫描量热法 MDSC 尺寸 热膨张法(Thermodilatometry) TD 力学量 热机械分析 TMA 动态热机械法 DTMA 声学量 热发声法(Thermosonimetry) 热传声法(Thermoacoustimetry) 光学量 热光学法(Thermophotometry) 电学量 热电学法(Thermoelectrometry) 磁学量 热磁学法(Thermomagnetometry)

物理性质 中文名 英文缩写 质量 热重法 TG 等压质量变化测定 逸出气检测 EGD 逸出气分析 EGA 温度 升温曲线测定 HCD 差热分析 DTA 热量 差示扫描量热法 DSC 调制式差示扫描量热法 MDSC 尺寸 热膨胀法(Thermodilatometry) TD 力学量 热机械分析 TMA 动态热机械法 DTMA 声学量 热发声法(Thermosonimetry) 热传声法(Thermoacoustimetry) 光学量 热光学法(Thermophotometry) 电学量 热电学法(Thermoelectrometry) 磁学量 热磁学法(Thermomagnetometry) 2. 热分析的分类：

3.常见热分析方法(TA)作用 差热分析与差示 热重分析法 热机械分析法 介电分析法 扫描量热法 (TGA) (TMA) (DEA) (DTA, DSC 热膨胀法(DIL)】 动态热机械分析法 MDSC) (DMA) 测量物理与化学过 测量由分解、挥发 测量样品的维度变 测量介电常数、损 程（相转变，化学 、 气固反应等过程 化、形变、粘弹性 耗因子、导电性能 反应等)产生的热 造成的样品质量随 、相转变、密度等 、电阻率（离子粘 效应；比热测量 温度/时间的变化 度)、固化指数( 交联程度)等 逸出气分析 (EGA-MS,FTIR,XRD)

差热分析与差示 扫描量热法 (DTA, DSC MDSC) 热重分析法 (TGA) 热机械分析法 (TMA) 热膨胀法 (DIL) 动态热机械分析法 (DMA) 测量物理与化学过 程（相转变，化学 反应等）产生的热 效应; 比热测量 测量由分解、挥发 、气固反应等过程 造成的样品质量随 温度／时间的变化 测量样品的维度变 化、形变、粘弹性 、相转变、密度等 3. 常见热分析方法 (TA)作用 逸出气分析 (EGA – MS, FTIR，XRD) 介电分析法 (DEA) 测量介电常数、损 耗因子、导电性能 、电阻率（离子粘 度）、固化指数（ 交联程度）等

4.热重分析法(TG): 基本概念 热重分析法记录的是在程序温度（升/降/恒温）下样品的 质量/质量变化随温度/时间的函数关系 △m 质量变化 dm/dt质量变化/分解的速率 Mass Loss/% DTG TG曲线对时间坐标作一 TG Curve 次微分计算得到的微分曲线 DTG Curve DTG峰质量变化速率最大点， Am 作为质量变化分解过程的特征 温度 DTG Pesk Tonset TG台阶的起始点，对分 解过程可作为热稳定性的表征 Time/Temperature

4. 热重分析法（TG） ：基本概念 • △m 质量变化 • dm/dt 质量变化/分解的速率 • DTG TG曲线对时间坐标作一 次微分计算得到的微分曲线 • DTG 峰 质量变化速率最大点， 作为质量变化/分解过程的特征 温度 • Tonset TG台阶的起始点，对分 解过程可作为热稳定性的表征 热重分析法记录的是在程序温度(升/降/恒温)下样品的 质量/质量变化随温度/时间的函数关系

TG曲线 100 Temperature 图中所示的反应单从TG曲线上看，有点像一个单一步骤的过程

TG 曲线 图中所示的反应单从 TG 曲线上看，有点像一个单一步骤的过程

DTG曲线 △m, 0 Temperature 但从微分(DTG)曲线则明显区分出分解分为两个相邻的阶段

DTG 曲线 但从微分（DTG）曲线则明显区分出分解分为两个相邻的阶段 DTG

热重分析仪(TG)原理图 Fumace E Balance

热重分析仪（TG）原理图 Furnace Sample Balance

NETZSCH热重分析仪： TG209 C Iris® 气体出口 炉体 样品坩埚 样品热电偶 控制热电偶 辐射屏蔽 真空 样品气氛(1,2) 恒温水浴 样品支架升降 真空密封外壳 微量天平系统 ←一保护气氛

NETZSCH 热重分析仪： TG 209 C Iris® th mif pl g as outle pl rTGi th lp contrlhemocupl e FTIRgl(230癈) (230癈) (230癈) 气体出口 炉体 样品坩埚 样品热电偶 控制热电偶 辐射屏蔽 真空 样品气氛 (1, 2) 恒温水浴 样品支架升降 真空密封外壳 微量天平系统 保护气氛