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1、差示扫描量热法(DSC),概念 原理3 仪器 DSC分析的特点 DSC曲线6 DSC的应用7 DSC和DTA的比较, 2.1 概念,差示扫描量热法(DSC):在程序控温下,测量输给物质和参比物的功率差与温度关系的一种技术。即测量为使被测样品与参比物温度一致所需的能量差E。,E=f(T), 2.2 原理,DSC测量原理如上图所示: 差示扫描量热法是直接测定样品加热过程的焓变。测定时把样品和参比物放置在相互绝缘但相同的热条件下,按给定的程序升降温,并始终保持样品和参比物的温差等于零。当样品中发生有热效应变化时,由装在样品和参比物底部的微加热器提供能量,维持二者的温度相同,微加热器所提供的能量由转换
2、器转化为电信号后作为DSC曲线记录下来。 而DSC又可分为功率补偿型DSC和热流型DSC两大类。, 2.3 仪器,差示扫描量热仪主要由加热炉,程序控温系统,气氛控制系统,信号放大器,记录系统等部分组成。与差热分析仪的主要区别在于DSC仪中样品和参比物各自装有单独的加热器,而DTA仪中样品和参比物采用同一加热器。,图a为功率补偿DSC样品支持器,b为加热控制回路。, 2.4 DSC分析的特点, 使用温度范围宽(-175 725 ) 分辨能力高 灵敏度高, 2.5 差示扫描量热曲线,差示扫描量热法记录的曲线为差示扫描量热曲线,纵坐标为样品与参比物的热流率dH/dt,单位为J/s,横坐标是时间(t)
3、或温度(T), 2.6 DSC的应用,适合于研究伴随焓变或比热容变化的现象。 熔点的测定 比热容的测定 玻璃化转变温度的测定 纯度的测定等等,熔点的测定, 固到液相转变温度; 国际热分析及量热学联合会(ICTAC)规定外推起始温度为熔点; 外推起始温度(Teo):峰前沿最大斜率处的切线与前沿基线延长线的交点处温度。,Tm(熔点),比热容的测定 比热容定义,DSC曲线的纵坐标:,(单位时间内的焓变),程序控温(升温速度):,等压热容:,比热容:,(1),(2),将(2)代入(1)得:,(3),直接将DSC曲线纵坐标值代入(3)求c, 直接法测定比热容, 计算结果较粗略, 相对法测定比热容,选定已
4、知热容的蓝宝石作为标准物,样品,蓝宝石,两式相比:, 计算结果准确,纯度的测定, 纯度越高,熔点越高,熔融峰越尖陡,苯甲酸: 标准品, 熔点下降法(凝固点下降) 范德赫夫(Vant Hoff)方程:,其中:R气体常数; T0纯物质熔点; H纯物质的摩尔熔融热焓; Tm被测试样的熔点 X2杂质摩尔分数;,一般用作图法求Tm;定义f为试样在温度为Ts时已熔化的分数:,或,Ts1/f作图,斜率(T0-Tm)即熔点下降值,将之代入Vant Hoff方程,可求得X2。, 2.7 DSC和DTA的比较,相似之处: 两种方法所测转变和热效应类似; 曲线形状(需注明方向)和定量校正方法相似;主要差别:原理和曲线方程不同 DSC(测定热流率dH/dt;定量;分辨率好、灵敏度高;有机、高分子及生物化学等领域) DTA(测定T;无内加热问题,1500以上,可到2400;定性;无机材料 ),