分析技術新視野——從熱分析到微量熱

2020-12-01 儀器信息網

  儀器信息網訊 熱分析技術發展得非常迅速,已有許多較好的方法和裝置。熱分析儀研究物質的物理化學性質與溫度的依賴關係,但是儀器結構上的固有缺陷使測定困難。樣品池的熱傳導性能、樣品的裝填形式以及物質在發生相態轉變後熱傳導率的改變等,使其基線不能回到原來的起始位置。因此,測量的比例係數不是儀器的固有常數,而是在不同的實驗條件下都可能發生變化的係數。

  1.差式掃描量熱(DSC與微量熱的兩者的差別在哪裡?

  DTA和DSC均是直接或者間接地測量樣品與參考物質的溫度差或者補償值,而樣品池、勻熱塊、熱電偶等都具有較好的熱傳導性能。於是,對於那些反應速度較緩慢,反應熱效應較小的過程測量(這些物理化學過程總是相伴而生),儀器對熱量的準確捕獲是十分困難的。

  熱量計具有快速、樣品量少、操作簡單、實驗結果有一定可靠性等優點,特別適於監測和生產控制。

  2. DSC與微量熱兩者的緊密關係

  ⑴ 兩者均預測熱相關,原理相同,都是差示式。可以說微熱量計就是一個大「DSC」;

  ⑵ 從熱量捕獲上講,熱量計是DSC的「繼續」:

  ★DSC熱捕獲量粗獷、收集不全面、不準確;但快速、宏觀,溫度範圍寬;

  ★量熱計實時在線捕獲,準確,熱力學和熱動力學的統一,可在二維空間中獲得信息;微觀、精細;可觀察慢反應過程;使用溫度範圍上限受限;

  ★量熱計著重研究「物質的生成過程」(相互作用),DSC是拿 「生成物」研究;

  ★量熱計可研究不同物質狀態,DSC著重非氣態物質。

  3. 建議DSC與微量熱兩者結合使用

  也就是說,先用DSC獲得全程信息,再進一步利用量熱計準確實驗,獲得精確結果,這無疑對研究是有利的。

  DSC和量熱計結合使用可用於:

  ⑴ 揭示微結構變化

  ⑵ 物質的吸附量熱研究

  ⑶ 含能材料的熱效應測定

  以含能材料為例,一般地,高含能材料樣品在DSC中的樣量不能大於0.75mg,結果是信息不明顯;然而增加樣量就會發生爆炸!

  在微熱量熱計中卻可以用於研究物質在動態溫度下的熱效應。即樣品在防爆池中等速升溫,測定在整個溫度範圍中的熱效應,實驗結果要比差熱分析和差示掃描儀器量熱精確得多。尤其適合於測定熱分解反應誘導期和極緩慢升溫速度下的熱效應。

  總之,DSC能做的事,量熱計都可以接手完成得更好。

量熱計的應用

1

熔化熱和熔化溫度的測定

2

晶型轉化溫度和轉化熱的測定

3

溶解熱和混合熱的測定

4

化合物生成反應焓的測定

5

稀釋結晶熱的測定

6

比熱容的測定

7

固體材料熱導率的測定

8

火炸藥熱分解研究

9

炸藥合成工藝的研究

10

高分子化學及物理上的應用

11

水解反應

12

生物化學及農業科學上的應用

13

反應體系對溫度變化的原位動態研究

14

物質的吸附量熱研究

  致謝:本文由西北大學教授高勝利所提供相關資料經編輯整理撰寫而成,特此致謝!

  延伸閱讀:

  高勝利:熱分析檢測技術與相圖構築

  DSC數據處理——基線的校正

  5分鐘速覽熱動力學研究方法


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