差熱分析(differential thermal analysis,dta)
差熱分析是在程序控制溫度下,測(cè)量試樣與參比物(一種在測(cè)量溫度范圍內(nèi)不發(fā)生任何熱效應(yīng)的物質(zhì))之間的溫度差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。
許多物質(zhì)在加熱或冷卻過程中會(huì)發(fā)生熔化、凝固、晶型轉(zhuǎn)變、分解、化合、吸附、脫附等物理化學(xué)變化。這些變化必將伴隨體系焓的改變,因而產(chǎn)生熱效應(yīng)。其表現(xiàn)為該物質(zhì)與外界環(huán)境之間有溫度差。選擇一種對(duì)熱穩(wěn)定的物質(zhì)作為參比物,將其與樣品一起置于可按設(shè)定速率升溫的電爐中。分別記錄參比物的溫度以及樣品與參比物間的溫度差。以溫差對(duì)溫度作圖就可以得到一條差熱分析曲線,或稱差熱譜圖。
如果參比物和被測(cè)物質(zhì)的熱容大致相同,而被測(cè)物質(zhì)又無熱效應(yīng),兩者的溫度基本相同,此時(shí)測(cè)到的是一條平滑的直線,該直線稱為基線。一旦被測(cè)物質(zhì)發(fā)生變化,因而產(chǎn)生了熱效應(yīng),在差熱分析曲線上就會(huì)有峰出現(xiàn)。熱效應(yīng)越大,峰的面積也就越大。在差熱分析中通常還規(guī)定,峰頂向上的峰為放熱峰,它表示被測(cè)物質(zhì)的焓變小于零,其溫度將高于參比物。相反,峰頂向下的峰為吸收峰,則表示試樣的溫度低于參比物。一般來說,物質(zhì)的脫水、脫氣、蒸發(fā)、升華、分解、還原、相的轉(zhuǎn)變等等表現(xiàn)為吸熱,而物質(zhì)的氧化、聚合、結(jié)晶、和化學(xué)吸附等表現(xiàn)為放熱。
差熱曲線的峰形、出峰位置、峰面積等受被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量、熱傳導(dǎo)率、比熱、粒度、填充的程度、周圍氣氛和升溫速度等因素的影響。因此,要獲得良好的再現(xiàn)性結(jié)果,對(duì)上述各點(diǎn)必須十分注意。一般而言,升溫速度增大,達(dá)到峰值的溫度向高溫方向偏移;峰形變銳,但峰的分辨率降低,兩個(gè)相鄰的峰,其中一個(gè)將會(huì)把另一個(gè)遮蓋起來。