影響儀器儀表差熱分析的主要因素

影響儀器儀表差熱分析的主要因素

        差熱分析操作簡單，但在實(shí)際工作中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)同一個(gè)樣品在不同儀器上測量，或者不同人在同一儀器上測量，得到的差熱曲線結(jié)果不同。峰的最高溫度、形狀、面積和峰大小都會發(fā)生一定程度的變化。主要原因是熱量與多種因素有關(guān)，傳熱較為復(fù)雜。一般來說，一個(gè)是儀器，一個(gè)是樣品。雖然影響因素很多，但只要嚴(yán)格控制一定的條件，仍然可以獲得較好的重現(xiàn)性。
         (1) 氣氛和壓力的選擇
        大氣和壓力會影響樣品的化學(xué)反應(yīng)和物理變化的平衡溫度和峰形。因此，必須根據(jù)樣品的性質(zhì)選擇合適的氣氛和壓力。有些樣品容易氧化，可引入N2、Ne等惰性氣體。
         (2)升溫速率的影響及選擇
        升溫速率不僅影響峰溫的位置，還影響峰面積的大小。一般來說，加熱速度越快，峰面積越大，峰越尖。但是，快速的升溫速度使樣品的分解在很大程度上偏離了平衡條件，容易造成基線漂移。更重要的是，兩個(gè)相鄰的峰可能重疊，分辨率會降低。較慢的加熱速率和較低的基線漂移使系統(tǒng)接近平衡條件并獲得寬而淺的峰。它還可以更好地分離兩個(gè)相鄰峰，從而實(shí)現(xiàn)高分辨率。但測量時(shí)間長，儀器靈敏度高。一般以8度·min-1～12度·min-1為宜。
         (3) 樣品前處理及用量
        樣品量大，容易造成相鄰的兩個(gè)峰重疊，降低分辨率。一般盡量減少用量，最多為毫克。樣品粒度約100目～200目。小顆粒可以提高熱導(dǎo)率，但太細(xì)可能會破壞樣品的結(jié)晶度。對于容易分解產(chǎn)生氣體的樣品，顆粒要大一些。對照品的顆粒、堆積和密封性應(yīng)與樣品一致，以減少基線漂移。
         (4) 參考資料的選擇
        為了獲得穩(wěn)定的基線，參考物質(zhì)的選擇非常重要。要求參比物質(zhì)在加熱或冷卻過程中不發(fā)生任何變化，并且在整個(gè)加熱過程中參比物質(zhì)的比熱、熱導(dǎo)率和粒徑盡可能與樣品一致或相似。
         α-氧化鋁 (Al2O3) 或煅燒氧化鎂 (MgO) 或石英砂通常用作參考材料。如果分析樣品是金屬，也可以用金屬鎳粉作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。如果樣品和參考材料的熱性能差異很大如果太遠(yuǎn)，可以通過稀釋樣品來解決，主要是降低反應(yīng)強(qiáng)度；如果加熱樣品時(shí)有氣體產(chǎn)生，可以減少大量的氣體，防止樣品沖出。所選稀釋劑不能與樣品發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)或催化反應(yīng)。常見的稀釋劑有碳化硅、鐵粉、Fe2O3、玻璃珠Al2O等。
         (5)走紙速度的選擇
        在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，相同的樣品，如進(jìn)紙速度快，峰面積大，但峰形平坦，誤差小；進(jìn)紙速度小，峰面積小。因此，應(yīng)根據(jù)不同的樣品選擇合適的走紙速度。不同條件的選擇會影響差熱曲線。除上述之外，還有很多因素，例如樣品管的材料、尺寸和形狀，熱電偶的材料，以及熱電偶插入樣品和參考的位置。以上因素對于市售的差示量熱儀是固定的，但是自己組裝的差示量熱儀必須考慮這些因素。