动力学分析方法(参照NETZSCH热动力学软件): ·分析对象:给定化学反应(通常为较复杂的复合反应) ·分析素材:在多个不同温度条件(不同温度的等温实验或不同升温速率的动态实验)下 得到的多个不同实验结果 ● 分析原理: ·不同的内在反应机理→不同的外在表现(温度~反应实验结果) ·不同的外在表现(温度~反应实验结果)→理论推导(作图法与模型拟合) →不同的内在反应机理 ·第一步分析:在实验数据上取点,利用Ozawa等公式通过作图法大致计算活化能、指 前因子等参数随反应程度的曲线关系。 第二步分析:在第一步剖析的基础上选择合适的反应模型,将对象分解为多个单步反应 (基元反应或复合反应)的组合 基本组合方式:连串、平行、竞争、独立等 第三步分析:在所选模型的基础上通过非线性回归,对其中每一单步反应计算其反应级 数n、指前因子A与活化能E,并计算模型拟合的相关系数。相关系数高(拟合数据与 实验数据吻合)即为拟合成功,否则回到第二步,对模型进行修正。 分析结果的应用:在得到反应模型及相关各参数(明了反应机理)的基础上,对用户自 定义的各种实际反应条件的反应结果进行预测。 已知内在反应机理→推算外在表现
动力学分析方法(参照 NETZSCH 热动力学软件): • 分析对象:给定化学反应(通常为较复杂的复合反应) • 分析素材:在多个不同温度条件(不同温度的等温实验或不同升温速率的动态实验)下 得到的多个不同实验结果 • 分析原理: • 不同的内在反应机理 → 不同的外在表现(温度~反应实验结果) • 不同的外在表现(温度~反应实验结果) → 理论推导(作图法与模型拟合) →不同的内在反应机理 • 第一步分析:在实验数据上取点,利用 Ozawa 等公式通过作图法大致计算活化能、指 前因子等参数随反应程度的曲线关系。 • 第二步分析:在第一步剖析的基础上选择合适的反应模型,将对象分解为多个单步反应 (基元反应或复合反应)的组合 基本组合方式:连串、平行、竞争、独立等 • 第三步分析:在所选模型的基础上通过非线性回归,对其中每一单步反应计算其反应级 数n、指前因子A与活化能Ea,并计算模型拟合的相关系数。相关系数高(拟合数据与 实验数据吻合)即为拟合成功,否则回到第二步,对模型进行修正。 • 分析结果的应用:在得到反应模型及相关各参数(明了反应机理)的基础上,对用户自 定义的各种实际反应条件的反应结果进行预测。 已知内在反应机理 → 推算外在表现
、常用的分析方法(作图法): Ozawa-Fynn-Wall方法: 常用于处理热重曲线,通常由4个以上不同的升温速率 Φ,得到一组随升温速率提高而向高温推移的TG曲线。 由公式: dgΦ)/d(1/T)=-0.4567E/R (T:相等质量损失率时与升温速率Φ1、Φ2、Φ3相应的 温度T1、T2、T3) 以1gΦ对1/T作图,由斜率求得活化能E
• 常用的分析方法(作图法): • Ozawa-Flynn-Wall 方法: 常用于处理热重曲线,通常由4个以上不同的升温速率 φ,得到一组随升温速率提高而向高温推移的TG曲线。 由公式: d(lgφ) / d(1/T) = -0.4567 E/R (T: 相等质量损失率时与升温速率φ1、φ2、φ3相应的 温度T1、T2、T3) 以lgφ对1/T作图,由斜率求得活化能E
Kissinger方法 由4条以上微商型热分析曲线(如DTA、DTG等)的峰 值温度Tp与升温速率Φ的关系,由公式: d(n(ΦT2)/d(1/T)=-E/R 通过作图法由斜率求得活化能E ·Freeman-Carroll方法 由一条热分析曲线(如TG)上的若干点的质量损失率 质量损失速率、.温度的倒数,求出相邻点间的差值,再 使角云式,通过作图法求得活化能E与反应级数· ·极值法 在TG、DTG曲线上取包括峰值在内的一系列重量~温 度值,使用公式,利用作图法求得活化能E、频率因子A 与反应级数n
• Kissinger 方法 由4条以上微商型热分析曲线(如DTA、DTG等)的峰 值温度 Tp与升温速率φ的关系,由公式: d(ln(φ/Tp2)) / d(1/Tp) = -E / R 通过作图法由斜率求得活化能E • Freeman-Carroll 方法 由一条热分析曲线(如TG)上的若干点的质量损失率 、质量损失速率、温度的倒数,求出相邻点间的差值,再 使用公式,通过作图法求得活化能E与反应级数n • 极值法 在TG、DTG曲线上取包括峰值在内的一系列重量~温 度值,使用公式,利用作图法求得活化能E、频率因子A 与反应级数n
5.差示扫描量热仪(DSC)原理图 Fumace Refer 在程序温度过程中,当样品发生热效应时,在样品端与参比端之间 产生了温度差(热流差),通过热电偶对这一温度差(热流差)进 行测定
5. 差示扫描量热仪(DSC)原理图 Furnace Sam ple Refer. ΔT QPR . 在程序温度过程中,当样品发生热效应时,在样品端与参比端之间 产生了温度差(热流差),通过热电偶对这一温度差(热流差)进 行测定
差热曲线中的吸/放热峰是如何形成的? 在样品的熔融过 程时,样品端的 温度保持恒定, re ferenc e signa 而此时参比端的 人 sa mple sig nal 温度仍在升高。 (ainjead w) T meltin g temperature 以参比与样品的 time [s] 温度差对时间作 图,就得到了差 peak area A 热曲线。 heat of melting [mW/mg] 0 time [s]
差热曲线中的吸 / 放热峰是如何形成的? t 1 t 2 time [s] re ferenc e signal sa mple signal meltin g temperature electric potential [ V] (~temperature) μ t1 t2 time [s ] peak area A ~ heat of melting [mW/mg] T = T - T S R 0 TM TM 在样品的熔融过 程时,样品端的 温度保持恒定, 而此时参比端的 温度仍在升高。 以参比与样品的 温度差对时间作 图,就得到了差 热曲线