差示掃描量熱法

1、差示掃描量熱法差示掃描量熱法（DSC）1 概念概念 2 原理原理3 儀器儀器4 DSC分析的分析的特點(diǎn)特點(diǎn)5 DSC曲線曲線6 DSC的應(yīng)用的應(yīng)用7 DSC和和DTA的比較的比較 2.1 概念概念 差示掃描量熱法（差示掃描量熱法（DSCDSC）：在）：在程序控溫程序控溫下下, ,測(cè)量輸給測(cè)量輸給物質(zhì)和參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。即物質(zhì)和參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。即測(cè)測(cè)量為使被測(cè)樣品與參比物溫度一致所需的量為使被測(cè)樣品與參比物溫度一致所需的能量能量差差E E。 樣品樣品參比物參比物能量差能量差程序控溫程序控溫溫度溫度E=f(T) 2.2 原理原理DSC測(cè)量原理如上圖所示：測(cè)量原

2、理如上圖所示： 差示掃描量熱法是直接測(cè)定樣品加熱過程的焓變。差示掃描量熱法是直接測(cè)定樣品加熱過程的焓變。測(cè)定時(shí)把樣品和參比物放置在相互絕緣但相同的熱條件測(cè)定時(shí)把樣品和參比物放置在相互絕緣但相同的熱條件下，按給定的程序升降溫，并始終保持樣品和參比物的下，按給定的程序升降溫，并始終保持樣品和參比物的溫差等于零。當(dāng)樣品中發(fā)生有熱效應(yīng)變化時(shí)，由裝在樣溫差等于零。當(dāng)樣品中發(fā)生有熱效應(yīng)變化時(shí)，由裝在樣品和參比物底部的微加熱器提供能量，維持二者的溫度品和參比物底部的微加熱器提供能量，維持二者的溫度相同，微加熱器所提供的能量由轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后相同，微加熱器所提供的能量由轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后作為作為DSC曲

3、線記錄下來(lái)。曲線記錄下來(lái)。 而而DSC又可分為又可分為功率補(bǔ)償型功率補(bǔ)償型DSC和和熱流型熱流型DSC兩大兩大類。類。 2.3 儀器儀器差示掃描差示掃描量熱儀主要由加熱爐，程序控溫系統(tǒng)，氣量熱儀主要由加熱爐，程序控溫系統(tǒng)，氣氛控制系統(tǒng)，信號(hào)放大器，記錄系統(tǒng)等部分組成。氛控制系統(tǒng)，信號(hào)放大器，記錄系統(tǒng)等部分組成。與差熱分析儀的主要區(qū)別在于與差熱分析儀的主要區(qū)別在于DSC儀中樣品和參比儀中樣品和參比物各自裝有單獨(dú)的加熱器，而物各自裝有單獨(dú)的加熱器，而DTA儀中樣品和參儀中樣品和參比物采用同一加熱器。比物采用同一加熱器。 圖a為功率補(bǔ)償DSC樣品支持器，b為加熱控制回路。 2.4 DSC分析的特點(diǎn)分

4、析的特點(diǎn) 使用溫度范圍寬（使用溫度范圍寬（-175 725 ） 分辨能力高分辨能力高 靈敏度高靈敏度高 2.5 差示掃描量熱曲線差示掃描量熱曲線差示掃描量熱法記錄的差示掃描量熱法記錄的曲線為差示掃描量熱曲線為差示掃描量熱曲線，縱坐標(biāo)為樣品曲線，縱坐標(biāo)為樣品與參比物的熱流率與參比物的熱流率dHdH/ /dtdt，單位為，單位為J/sJ/s，橫坐標(biāo)是時(shí)間橫坐標(biāo)是時(shí)間（t t）或溫度（或溫度（T T） 2.6 DSC的應(yīng)用的應(yīng)用適合于適合于研究研究伴隨焓變伴隨焓變或或比熱容比熱容變化的現(xiàn)象。變化的現(xiàn)象。l 熔點(diǎn)熔點(diǎn)的測(cè)定的測(cè)定l 比熱容比熱容的測(cè)定的測(cè)定l 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定的測(cè)定l

5、 純度純度的的測(cè)定等等測(cè)定等等熔點(diǎn)的測(cè)定熔點(diǎn)的測(cè)定 固到液相轉(zhuǎn)變溫度；固到液相轉(zhuǎn)變溫度； 國(guó)際熱分析及量熱學(xué)聯(lián)合會(huì)（國(guó)際熱分析及量熱學(xué)聯(lián)合會(huì)（ICTAC）規(guī)定外推起）規(guī)定外推起始溫度為熔點(diǎn)；始溫度為熔點(diǎn)； 外推起始溫度（外推起始溫度（Teo）：峰前沿最大斜率處的切線與）：峰前沿最大斜率處的切線與前沿基線延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處溫度。前沿基線延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處溫度。Tt或吸PTTm（熔點(diǎn)熔點(diǎn)）比熱容的測(cè)定比熱容的測(cè)定 比熱容定義比熱容定義DSC曲線的縱坐標(biāo)：曲線的縱坐標(biāo)：dtdH（單位時(shí)間內(nèi)的焓變）（單位時(shí)間內(nèi)的焓變）程序控溫（升溫速度）：程序控溫（升溫速度）：dtdT等壓熱容：等壓熱容：dTdHdtdTdt

6、dHcp/比熱容：比熱容：mdTdHmcpc1（1）（2）將（將（2）代入（）代入（1）得）得:dtdTmcdtdH(3)直接將直接將DSC曲線縱坐標(biāo)值代入（曲線縱坐標(biāo)值代入（3）求）求c 直接法測(cè)定比熱容直接法測(cè)定比熱容 計(jì)算結(jié)果較粗略計(jì)算結(jié)果較粗略 相對(duì)法測(cè)定比熱容相對(duì)法測(cè)定比熱容選定已知熱容的藍(lán)寶石作為標(biāo)準(zhǔn)物選定已知熱容的藍(lán)寶石作為標(biāo)準(zhǔn)物樣品樣品藍(lán)寶石藍(lán)寶石兩式相比：兩式相比：dtdTmcydtdHdtdTcmydtdH)(myymcc 計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確純度的測(cè)定純度的測(cè)定 純度越高，熔點(diǎn)越高，熔融峰越尖陡純度越高，熔點(diǎn)越高，熔融峰越尖陡97.2 98.6苯甲酸：苯甲酸： 標(biāo)準(zhǔn)品

7、標(biāo)準(zhǔn)品 熔點(diǎn)下降法（凝固點(diǎn)下降）熔點(diǎn)下降法（凝固點(diǎn)下降） 范德赫夫（范德赫夫（Vant Hoff)方程：方程：202omRTXTTH其中：其中：R氣體常數(shù)；氣體常數(shù)； T0純物質(zhì)熔點(diǎn)；純物質(zhì)熔點(diǎn)； H純物質(zhì)的摩爾熔融熱焓；純物質(zhì)的摩爾熔融熱焓； Tm被測(cè)試樣的熔點(diǎn)被測(cè)試樣的熔點(diǎn) X2雜質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)；雜質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)； 一般用作圖法求一般用作圖法求Tm；定義定義f為試樣在溫度為為試樣在溫度為Ts時(shí)已熔化的分?jǐn)?shù)：時(shí)已熔化的分?jǐn)?shù)：00msTTfTT或或00mSTTTTfTs1/f作圖，斜率（作圖，斜率（T0-Tm)即熔點(diǎn)下降值，即熔點(diǎn)下降值，將之代入將之代入Vant Hoff方程，可求得方程，可求得X2。 2.7 DSC和和DTA的比較的比較相似之處：相似之處： 兩種方法所測(cè)轉(zhuǎn)變和熱效應(yīng)類似；兩種方法所測(cè)轉(zhuǎn)變和熱效應(yīng)類似； 曲線形狀（需注明方向）和定量校正方法相似；曲線形狀（需注明方向）和定量校正方法相似；主要差別：原理和曲線方程不同主要差別：原理和曲線方程不同 DSC（測(cè)定熱流率（測(cè)定熱流率dH/dt；定量