簡析對熱失重實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響的八大因素
點擊次數(shù)：3401次 更新時間：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，樣品周圍的氣體密度會發(fā)生變化，從而使浮力發(fā)生變動。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的二分之一左右，在九百度時只剩下常溫的四分之一。所以，在試樣重量沒有發(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發(fā)生變化，樣品的稱重天平是會產(chǎn)生這樣的誤差的。如果是升溫很高的話看起來樣品是在增重，實際上樣品的質(zhì)量是沒有變化的。這一點應(yīng)該是幾乎所有的儀器商在設(shè)計儀器時不太容易解決的一個難題吧。
2、氣體的熱對流
在加熱時，隨著爐內(nèi)溫的升高，試樣周圍的氣體各點處所受熱的溫度一定是不均勻的，較重氣體會自然向下移動，會形成氣流沖擊試樣支撐桿，從而會產(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改變爐內(nèi)氣體的對流及湍流。
同時如果當(dāng)爐內(nèi)有流動氣體時，還會出現(xiàn)附加的氣流導(dǎo)致的誤差。而且這個誤差我覺得還是比較大的，特別是如果直接接個氣孔進(jìn)爐體內(nèi)，氣體流量再稍大一點的話那對實驗結(jié)果的影響是非常大的。這個影響應(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得他們設(shè)計還是有問題的，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，通常在熱分析儀的低溫區(qū)冷凝，這不僅污染儀器，還會使試驗結(jié)果產(chǎn)生偏差。當(dāng)溫度繼續(xù)上升時，這些冷凝物可能會再次揮發(fā)，產(chǎn)生失重的假象，會造成TG線的失真，此時的結(jié)果就失去了參考價值。我覺得要減少冷凝影響，可以適當(dāng)減少樣品的用量。同時在熱分析之前，要對樣品的熱分解或升華等情況有個基本認(rèn)識，以免污染或損壞儀器。
4、傳感器傳導(dǎo)的溫度誤差
在儀器的加熱過程中，由于樣品不直接與熱電偶相接觸，所以樣品的真實溫度與測量溫度之間必然存在差異。還有就是當(dāng)升溫和反應(yīng)時樣品所產(chǎn)生的熱效應(yīng)常使試樣周圍的溫度分布不均，這時會引起較大的溫度測量誤差。
5、升溫速率
升溫速率越慢，特別是對分多次失重的樣品來說，分辨率就會提高，每個階段的失重過程就會在TG曲線上顯示的相對清晰，但zui明顯的缺點就是測試太耗時。反之，如果升溫速率越快，在TG曲線上鄰近的兩個失重平臺區(qū)分就越不明顯，如果樣品在加熱過程中生成中間產(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。因而選擇適當(dāng)?shù)纳郎厮俾蕵O為重要。
6、稱重天平的靈敏度
天平的靈敏度是影響TG曲線的關(guān)鍵性因素。靈敏度越高，試驗時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)試樣測定的具體要求，對其靈敏度定期進(jìn)行校正，即可減少其對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驗，如果周圍環(huán)境中風(fēng)比較大，一方面會影響加熱爐的溫度，另一方面會吹到稱重的天平，導(dǎo)致TG曲線的失真。還有要避免周圍有其他機(jī)械的震動影響試樣的TG曲線。做實驗時盡量遠(yuǎn)離實驗儀器，不要有頻繁來回走動、開關(guān)門、按壓桌面等動作給儀器帶來震動或風(fēng)的影響。這些都會對實驗結(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，樣品周圍的氣體密度會發(fā)生變化，從而使浮力發(fā)生變動。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的二分之一左右，在九百度時只剩下常溫的四分之一。所以，在試樣重量沒有發(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發(fā)生變化，樣品的稱重天平是會產(chǎn)生這樣的誤差的。如果是升溫很高的話看起來樣品是在增重，實際上樣品的質(zhì)量是沒有變化的。這一點應(yīng)該是幾乎所有的儀器商在設(shè)計儀器時不太容易解決的一個難題吧。
2、氣體的熱對流
在加熱時，隨著爐內(nèi)溫的升高，試樣周圍的氣體各點處所受熱的溫度一定是不均勻的，較重氣體會自然向下移動，會形成氣流沖擊試樣支撐桿，從而會產(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改變爐內(nèi)氣體的對流及湍流。
同時如果當(dāng)爐內(nèi)有流動氣體時，還會出現(xiàn)附加的氣流導(dǎo)致的誤差。而且這個誤差我覺得還是比較大的，特別是如果直接接個氣孔進(jìn)爐體內(nèi)，氣體流量再稍大一點的話那對實驗結(jié)果的影響是非常大的。這個影響應(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得他們設(shè)計還是有問題的，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，通常在熱分析儀的低溫區(qū)冷凝，這不僅污染儀器，還會使試驗結(jié)果產(chǎn)生偏差。當(dāng)溫度繼續(xù)上升時，這些冷凝物可能會再次揮發(fā)，產(chǎn)生失重的假象，會造成TG線的失真，此時的結(jié)果就失去了參考價值。我覺得要減少冷凝影響，可以適當(dāng)減少樣品的用量。同時在熱分析之前，要對樣品的熱分解或升華等情況有個基本認(rèn)識，以免污染或損壞儀器。
4、傳感器傳導(dǎo)的溫度誤差
在儀器的加熱過程中，由于樣品不直接與熱電偶相接觸，所以樣品的真實溫度與測量溫度之間必然存在差異。還有就是當(dāng)升溫和反應(yīng)時樣品所產(chǎn)生的熱效應(yīng)常使試樣周圍的溫度分布不均，這時會引起較大的溫度測量誤差。
5、升溫速率
升溫速率越慢，特別是對分多次失重的樣品來說，分辨率就會提高，每個階段的失重過程就會在TG曲線上顯示的相對清晰，但zui明顯的缺點就是測試太耗時。反之，如果升溫速率越快，在TG曲線上鄰近的兩個失重平臺區(qū)分就越不明顯，如果樣品在加熱過程中生成中間產(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。因而選擇適當(dāng)?shù)纳郎厮俾蕵O為重要。
6、稱重天平的靈敏度
天平的靈敏度是影響TG曲線的關(guān)鍵性因素。靈敏度越高，試驗時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)試樣測定的具體要求，對其靈敏度定期進(jìn)行校正，即可減少其對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驗，如果周圍環(huán)境中風(fēng)比較大，一方面會影響加熱爐的溫度，另一方面會吹到稱重的天平，導(dǎo)致TG曲線的失真。還有要避免周圍有其他機(jī)械的震動影響試樣的TG曲線。做實驗時盡量遠(yuǎn)離實驗儀器，不要有頻繁來回走動、開關(guān)門、按壓桌面等動作給儀器帶來震動或風(fēng)的影響。這些都會對實驗結(jié)果造成比較大的影響。