簡(jiǎn)析對(duì)熱失重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響的八大因素
點(diǎn)擊次數(shù)：3473次 更新時(shí)間：2014-08-07
1、溫度變化造成的浮力
氣體的密度和環(huán)境的溫度是有一定的，一般而言環(huán)境溫度如果上升或下降的話啊，樣品周?chē)臍怏w密度會(huì)發(fā)生變化，從而使浮力發(fā)生變動(dòng)。就空氣而言，在三百度的情況下作用到試樣上的浮力只有常溫時(shí)的二分之一左右，在九百度時(shí)只剩下常溫的四分之一。所以，在試樣重量沒(méi)有發(fā)生變化的情況下，由于浮力的變化導(dǎo)致作用在樣品桿上的力會(huì)發(fā)生變化，樣品的稱(chēng)重天平是會(huì)產(chǎn)生這樣的誤差的。如果是升溫很高的話看起來(lái)樣品是在增重，實(shí)際上樣品的質(zhì)量是沒(méi)有變化的。這一點(diǎn)應(yīng)該是幾乎所有的儀器商在設(shè)計(jì)儀器時(shí)不太容易解決的一個(gè)難題吧。
2、氣體的熱對(duì)流
在加熱時(shí)，隨著爐內(nèi)溫的升高，試樣周?chē)臍怏w各點(diǎn)處所受熱的溫度一定是不均勻的，較重氣體會(huì)自然向下移動(dòng)，會(huì)形成氣流沖擊試樣支撐桿，從而會(huì)產(chǎn)生重量上的變化的假象。升溫速率的不同、爐膛的尺寸和坩堝在爐中的位置都會(huì)改變爐內(nèi)氣體的對(duì)流及湍流。
同時(shí)如果當(dāng)爐內(nèi)有流動(dòng)氣體時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)附加的氣流導(dǎo)致的誤差。而且這個(gè)誤差我覺(jué)得還是比較大的，特別是如果直接接個(gè)氣孔進(jìn)爐體內(nèi)，氣體流量再稍大一點(diǎn)的話那對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是非常大的。這個(gè)影響應(yīng)該還和通入氣體的分子量有關(guān)。之前我用的北京那家的儀器我覺(jué)得他們?cè)O(shè)計(jì)還是有問(wèn)題的，所以導(dǎo)致他們的TG曲線不怎么理想。
3、揮發(fā)物的冷凝
熱重分析法所用試樣在受熱分解或升華時(shí)，通常在熱分析儀的低溫區(qū)冷凝，這不僅污染儀器，還會(huì)使試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差。當(dāng)溫度繼續(xù)上升時(shí)，這些冷凝物可能會(huì)再次揮發(fā)，產(chǎn)生失重的假象，會(huì)造成TG線的失真，此時(shí)的結(jié)果就失去了參考價(jià)值。我覺(jué)得要減少冷凝影響，可以適當(dāng)減少樣品的用量。同時(shí)在熱分析之前，要對(duì)樣品的熱分解或升華等情況有個(gè)基本認(rèn)識(shí)，以免污染或損壞儀器。
4、傳感器傳導(dǎo)的溫度誤差
在儀器的加熱過(guò)程中，由于樣品不直接與熱電偶相接觸，所以樣品的真實(shí)溫度與測(cè)量溫度之間必然存在差異。還有就是當(dāng)升溫和反應(yīng)時(shí)樣品所產(chǎn)生的熱效應(yīng)常使試樣周?chē)臏囟确植疾痪?，這時(shí)會(huì)引起較大的溫度測(cè)量誤差。
5、升溫速率
升溫速率越慢，特別是對(duì)分多次失重的樣品來(lái)說(shuō)，分辨率就會(huì)提高，每個(gè)階段的失重過(guò)程就會(huì)在TG曲線上顯示的相對(duì)清晰，但zui明顯的缺點(diǎn)就是測(cè)試太耗時(shí)。反之，如果升溫速率越快，在TG曲線上鄰近的兩個(gè)失重平臺(tái)區(qū)分就越不明顯，如果樣品在加熱過(guò)程中生成中間產(chǎn)物，則在TG曲線上就很難檢出。此外，升溫速率如果快，試樣的起始分解溫度和終止分解溫度也會(huì)隨升溫速率的增大而提高，從而使反應(yīng)曲線向高溫方向移動(dòng)。因而選擇適當(dāng)?shù)纳郎厮俾蕵O為重要。
6、稱(chēng)重天平的靈敏度
天平的靈敏度是影響TG曲線的關(guān)鍵性因素。靈敏度越高，試驗(yàn)時(shí)使用的試樣重量就可以越少，熱分解產(chǎn)生的中間化合物的重量平臺(tái)就越清晰，分辨率也就越高。熱天平本身的靈敏度已由生產(chǎn)廠家標(biāo)定好，使用者只要根據(jù)試樣測(cè)定的具體要求，對(duì)其靈敏度定期進(jìn)行校正，即可減少其對(duì)TG曲線的影響。
7、試樣用量及粒度
同一試樣在相同條件、不同用量時(shí)的TG曲線存在差異。因此為了減小影響，試樣用量應(yīng)在熱分析儀靈敏度范圍內(nèi)盡量少，這樣可以得到準(zhǔn)確度、分辨率、重復(fù)性較好的TG曲線。
試樣粒度不同，對(duì)氣體產(chǎn)物擴(kuò)散的影響也不同，從而導(dǎo)致反應(yīng)速度和TG曲線形、狀的改變。粒度大，往往得不到較好的TG曲線；粒度越小，反應(yīng)速度越快。同時(shí)粒度越小不僅使熱分解溫度偏低，而且也可使分解反應(yīng)進(jìn)行得越*。為了得到較好的試驗(yàn)結(jié)果，要求試樣粒度均勻。
8、外部環(huán)境以及人為因素
由于熱分析儀是屬于精密儀器，所以盡量將熱分析儀置于密閉的小空間中做實(shí)驗(yàn)，如果周?chē)h(huán)境中風(fēng)比較大，一方面會(huì)影響加熱爐的溫度，另一方面會(huì)吹到稱(chēng)重的天平，導(dǎo)致TG曲線的失真。還有要避免周?chē)衅渌麢C(jī)械的震動(dòng)影響試樣的TG曲線。做實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)儀器，不要有頻繁來(lái)回走動(dòng)、開(kāi)關(guān)門(mén)、按壓桌面等動(dòng)作給儀器帶來(lái)震動(dòng)或風(fēng)的影響。這些都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成比較大的影響。
氣體的密度和環(huán)境的溫度是有一定的，一般而言環(huán)境溫度如果上升或下降的話啊，樣品周?chē)臍怏w密度會(huì)發(fā)生變化，從而使浮力發(fā)生變動(dòng)。就空氣而言，在三百度的情況下作用到試樣上的浮力只有常溫時(shí)的二分之一左右，在九百度時(shí)只剩下常溫的四分之一。所以，在試樣重量沒(méi)有發(fā)生變化的情況下，由于浮力的變化導(dǎo)致作用在樣品桿上的力會(huì)發(fā)生變化，樣品的稱(chēng)重天平是會(huì)產(chǎn)生這樣的誤差的。如果是升溫很高的話看起來(lái)樣品是在增重，實(shí)際上樣品的質(zhì)量是沒(méi)有變化的。這一點(diǎn)應(yīng)該是幾乎所有的儀器商在設(shè)計(jì)儀器時(shí)不太容易解決的一個(gè)難題吧。
2、氣體的熱對(duì)流
在加熱時(shí)，隨著爐內(nèi)溫的升高，試樣周?chē)臍怏w各點(diǎn)處所受熱的溫度一定是不均勻的，較重氣體會(huì)自然向下移動(dòng)，會(huì)形成氣流沖擊試樣支撐桿，從而會(huì)產(chǎn)生重量上的變化的假象。升溫速率的不同、爐膛的尺寸和坩堝在爐中的位置都會(huì)改變爐內(nèi)氣體的對(duì)流及湍流。
同時(shí)如果當(dāng)爐內(nèi)有流動(dòng)氣體時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)附加的氣流導(dǎo)致的誤差。而且這個(gè)誤差我覺(jué)得還是比較大的，特別是如果直接接個(gè)氣孔進(jìn)爐體內(nèi)，氣體流量再稍大一點(diǎn)的話那對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是非常大的。這個(gè)影響應(yīng)該還和通入氣體的分子量有關(guān)。之前我用的北京那家的儀器我覺(jué)得他們?cè)O(shè)計(jì)還是有問(wèn)題的，所以導(dǎo)致他們的TG曲線不怎么理想。
3、揮發(fā)物的冷凝
熱重分析法所用試樣在受熱分解或升華時(shí)，通常在熱分析儀的低溫區(qū)冷凝，這不僅污染儀器，還會(huì)使試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差。當(dāng)溫度繼續(xù)上升時(shí)，這些冷凝物可能會(huì)再次揮發(fā)，產(chǎn)生失重的假象，會(huì)造成TG線的失真，此時(shí)的結(jié)果就失去了參考價(jià)值。我覺(jué)得要減少冷凝影響，可以適當(dāng)減少樣品的用量。同時(shí)在熱分析之前，要對(duì)樣品的熱分解或升華等情況有個(gè)基本認(rèn)識(shí)，以免污染或損壞儀器。
4、傳感器傳導(dǎo)的溫度誤差
在儀器的加熱過(guò)程中，由于樣品不直接與熱電偶相接觸，所以樣品的真實(shí)溫度與測(cè)量溫度之間必然存在差異。還有就是當(dāng)升溫和反應(yīng)時(shí)樣品所產(chǎn)生的熱效應(yīng)常使試樣周?chē)臏囟确植疾痪?，這時(shí)會(huì)引起較大的溫度測(cè)量誤差。
5、升溫速率
升溫速率越慢，特別是對(duì)分多次失重的樣品來(lái)說(shuō)，分辨率就會(huì)提高，每個(gè)階段的失重過(guò)程就會(huì)在TG曲線上顯示的相對(duì)清晰，但zui明顯的缺點(diǎn)就是測(cè)試太耗時(shí)。反之，如果升溫速率越快，在TG曲線上鄰近的兩個(gè)失重平臺(tái)區(qū)分就越不明顯，如果樣品在加熱過(guò)程中生成中間產(chǎn)物，則在TG曲線上就很難檢出。此外，升溫速率如果快，試樣的起始分解溫度和終止分解溫度也會(huì)隨升溫速率的增大而提高，從而使反應(yīng)曲線向高溫方向移動(dòng)。因而選擇適當(dāng)?shù)纳郎厮俾蕵O為重要。
6、稱(chēng)重天平的靈敏度
天平的靈敏度是影響TG曲線的關(guān)鍵性因素。靈敏度越高，試驗(yàn)時(shí)使用的試樣重量就可以越少，熱分解產(chǎn)生的中間化合物的重量平臺(tái)就越清晰，分辨率也就越高。熱天平本身的靈敏度已由生產(chǎn)廠家標(biāo)定好，使用者只要根據(jù)試樣測(cè)定的具體要求，對(duì)其靈敏度定期進(jìn)行校正，即可減少其對(duì)TG曲線的影響。
7、試樣用量及粒度
同一試樣在相同條件、不同用量時(shí)的TG曲線存在差異。因此為了減小影響，試樣用量應(yīng)在熱分析儀靈敏度范圍內(nèi)盡量少，這樣可以得到準(zhǔn)確度、分辨率、重復(fù)性較好的TG曲線。
試樣粒度不同，對(duì)氣體產(chǎn)物擴(kuò)散的影響也不同，從而導(dǎo)致反應(yīng)速度和TG曲線形、狀的改變。粒度大，往往得不到較好的TG曲線；粒度越小，反應(yīng)速度越快。同時(shí)粒度越小不僅使熱分解溫度偏低，而且也可使分解反應(yīng)進(jìn)行得越*。為了得到較好的試驗(yàn)結(jié)果，要求試樣粒度均勻。
8、外部環(huán)境以及人為因素
由于熱分析儀是屬于精密儀器，所以盡量將熱分析儀置于密閉的小空間中做實(shí)驗(yàn)，如果周?chē)h(huán)境中風(fēng)比較大，一方面會(huì)影響加熱爐的溫度，另一方面會(huì)吹到稱(chēng)重的天平，導(dǎo)致TG曲線的失真。還有要避免周?chē)衅渌麢C(jī)械的震動(dòng)影響試樣的TG曲線。做實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)儀器，不要有頻繁來(lái)回走動(dòng)、開(kāi)關(guān)門(mén)、按壓桌面等動(dòng)作給儀器帶來(lái)震動(dòng)或風(fēng)的影響。這些都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成比較大的影響。