Tiểu luận môn động học xúc tác các phương pháp phân tích nhiệt

Các phương pháp phân tích nhiệt Sinh viên NguyễN Thị Khuyên Nguyễn Văn Tùng Phạm công dũng Lê đạt MỤC LỤC I, Phương pháp phân tích nhiệt gì? II, Phân tích nhiệt vi sai ( DTA) III, Quét nhiệt vi sai (DSC) IV, Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) I: phương pháp phân tích nhiệt gì? Là phương pháp phân tích mà tính chất vật lý hoá học mẫu đo cách liên tục hàm nhiệt độ  Nhiệt độ thay đổi theo quy luật định sẵn ( thông thương thay đổi tuyến tính theo thời gian) sở thay đổi lý thuyết thay đổi nhiệt động học, từ thay đổi tính chất ta xác định thông số yêu cầu việc phân tích Kết xác định phép phân tích  Nhiệt độ chuyển pha  Khối lượng  Năng lượng chuyển pha  Biến đổi kích thước  Ứng suất  Tính chất nhờn, đàn hồi Thông tin mà phương pháp mang lại quan trọng việc nghiên cứu phát triển loại sản phẩm Các phương pháp phân tích nhiệt Nhiệt vi sai (Phân tích DTA) Quét nhiệt vi sai (DSC) Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) II Phân tích nhiệt vi sai (DTA) Cơ sở phương pháp DTA (differential thermal analysis ): Là phương pháp phân tích nhiệt dựa việc  thay đổi nhiệt độ mẫu đo mẫu chuẩn xem hàm nhiệt độ Những tính chất mẫu chuẩn hoàn toàn xác định, yêu cầu mẫu chuẩn  phải trơ nhiệt độ Đối với mẫu đo xảy hai trình giải phóng hấp thụ nhiệt  ta tăng nhiệt độ hệ, ứng với trình có trạng thái chuyển pha tương ứng Khoảng thay đổi nhiệt độ vi phân ( deltaT) nhiệt độ điều khiển T mà  toàn hệ thay đổi cho phép phân tích nhiệt độ chuyển pha xác định trình chuyển pha tỏa nhiệt hay thu nhiệt II Phân tích nhiệt vi sai (DTA) Tính phương pháp Phân biệt nhiệt độ đặc trưng Hành vi kết tinh nóng chảy vật liệu Nhiệt độ kết tinh nóng chảy Độ tinh khiết Tính đa hình Độ ổn định nhiệt Từ thông tin trí, số liệu, hình dạng đường nhiệt ta xác định thành phần khối lượng mẫu đo II Phân tích nhiệt vi sai (DTA) NGUYÊN LÝ ĐO DTA Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Hình 1: Sơ đồ đo đường DTA đường DTA Nguyên lý kết hợp ghi DTA T Lò điện mẫu nghiên cứu cặp pin nhiệt điện vi sai Đường nhiệt độ mẫu nghiên cứu đường DTA Mẫu chuẩn II Phân tích nhiệt vi sai (DTA) THIẾT BỊ ĐO • Một hệ đo DTA có phận chủ yếu sau: Hai giá giữ mẫu bao gồm cặp nhiệt, phận chứa mẫu Một lò nhiệt Một thiết bị điều khiển nhiệt độ Một hệ ghi kết đo   Các nhiệt peak xác định sau Tic nhiệt độ tín hiệu lệch khỏi đường Teic gọi nhiệt độ bắt đầu hiệu ứng giao điểm đường ( nối điểm Tic Tfc) tiếp tuyến điểm uốn Tpc nhiệt đọ đỉnh peak Tfic gọi nhiệt độ kết thúc hiệu ứng (endset point) giao điểm đường ( nối điểm Tic Tfc) với tiếp tuyến qua điểm uốn Tfc nhiệt độ peak bắt đầu trở lại đường IV Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 1.Cơ sở phương pháp •.TGA ( Thermogravimetric analysis): phương pháp dựa sở xác định khối lượng mẫu vật chất bị đi( nhận vào) trình chuyển pha hàm nhiệt độ •.Phép đo TGA nhằm xác định: Khối lượng bị trình chuyển pha  Khối lượng bị theo thời gian theo nhiệt độ  trình khử nước phân ly IV Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Tính phương pháp Các trình diễn phương pháp phân tích thông thường bay hơi, huỷ cấu trúc, phân huỷ cácbonat, oxihoá sulphua, oxihoá florua, tái dyrat hoá… Xác định thành phần khối lượng chất có mặt mẫu chất Bên cạnh đó, ta xác định thành phần độ ẩm, thành phần dung môi, chất phụ gia, loại vật liệu IV Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Thiết bị đo Một hệ đo bao gồm 2 giá giữ mẫu gồm cặp nhiệt độ phận giữ mẫu 1 lò nhiệt 1 thiết bị điều khiển 1 hệ ghi kết đo Sensor khối lượng Mẫu cân liên tục tới nhiệt độ nung nóng bay IV Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Sơ đồ làm việc 4.Ưu, nhược điểm phương pháp (TGA) • Ưu điểm Tương đối dễ sử dụng Cung cấp liệu định lượng • Nhược điểm Không xác định nguyên nhân gây thay đổi khối lượng Là phương pháp phá huỷ mẫu Sai sót hệ thống gia nhiệt, khối lượng mẫu, hệ thống lọc khí phân tích Đường cong TG Và DTG Mất khối lượng bao gồm trình phân hủy, cháy Khi bị đốt nóng Tăng khối lượng nhìn chung oxi hoá, hấp phụ Biểu diễn đường TG hai trường hợp Công thức tính phần trăm khối lượng Đường nhiệt trọng lượng vi phân DTG Sau thu TG, lấy đạo hàm bặc để thu đường nhiệt trọng lượng vi phân Có thể vi phân theo thời gian theo nhiệt độ Xác định nhanh chóng tốc độ biến đổi mẫu trình nung Đường DTG Xác định nhanh chóng điểm uốn TG Cho phép xác định xác điểm bắt đầu xảy biến đổi Đường nhiệt trọng lượng vi phân DTG Mẫu phân tích TGA CaC2O4 H 2O IV Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Tài liệu tham khảo Thermal Analysis Techniques, H K D H Bhadeshia, Dep Materials Science & Metallurgy, University of Cambridge, 1998 [Thermal]T Hatakeyama, Liu Zhenhai Handbook of Thermal Analysis 1999 tài liệu khác [...]... 551 EX Macro DTA 551 REZ Mẫu phân tích DTA- TGA Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Mẫu có độ bền nhiệt cao, gần tới 300o mẫu bắt đầu bị phân hủy và tới 400o bị phân hủy hoàn toàn III Quét nhIỆT vi sai (DSC) 1 Cơ sở của phương pháp DSC ( Differential Thermal Analysis) là phương pháp phân tích nhiệt mà ở đó độ chênh lệch về nhiệt độ ∆T giữa hai mẫu chuẩn... nhất về nhiệt trong phương pháp DSC thì cặp nhiệt và mẫu chuẩn phải được thiết kế để không tiếp xúc trực tiếp với mẫu III Quét nhiệt vi sai (DSC) 3 Thiết bị đo • Trong phân tích DSC, có hai loại thiết bị chính là thông lượng nhiệt (heat flux) và loại bổ chính công suất (power compensation) Các bộ phận chính của DSC: Giá giữ mẫu bao gồm cặp nhiệt, bộ phận chứa mẫu Lò nhiệt Thiết bị điều khiển nhiệt. .. Quét nhiệt vi sai (DSC) Một số thiết bị Đo Máy phân tích nhiệt quét vi sai DSC giản đồ DTA, DSC điển hình • ΔΤ =0 → đường nền • ΔΤ ›0 → peak tỏa nhiệt, quay lên • ΔΤ ‹0 → peak thu nhiệt, quay xuống HIỆU ỨNG THU NHIỆT Hiệu ứng thu nhiệt trên đường DSC và các đặc trưng của peak  Các nhiệt độ trên peak được xác định như sau:  Tim là nhiệt độ tại đó tín hiệu bắt đầu lệch khỏi đường nền  Teim còn gọi là nhiệt. .. entanpy của các quá trình này bằng cách xác định lưu lượng nhiệt vi sai cần để duy trì mẫu vật liệu và mẫu chuẩn trơ ở cùng nhiệt độ Nhiệt độ này thường được lập trình để quét một khoảng nhiệt độ bằng cách tăng tuyến tính ởmột tốc độ định trước Ta sẽ xác định được năng lượng đó thông qua tính diện tích giới hạn bởi đồ thị mà chúng ta thu được III Quét nhIỆT vi sai (DSC) 2 Tính năng của phương pháp DSC... Thermogravimetric analysis): phương pháp dựa trên cơ sở xác định khối lượng của mẫu vật chất bị mất đi( hoặc nhận vào) trong quá trình chuyển pha như là một hàm của nhiệt độ •.Phép đo TGA nhằm xác định: Khối lượng bị mất trong quá trình chuyển pha  Khối lượng bị mất theo thời gian và theo nhiệt độ do  quá trình khử nước hoặc phân ly IV Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 2 Tính năng của phương pháp Các quá trình... sử dụng phương pháp này vì nó cho chúng ta những thông tin trực tiếp về năng lượng chuyển pha Dụng cụ cũng có thể được dùng để xác định nhiệt dung, độ phát xạ nhiệt và độ tinh khiết của mẫu rắn DSC có thể đo được các hiện tượng chuyển pha: nóng chảy, kết tinh, thủy tinh hóa hay nhiệt của phản ứng hóa học III Quét nhiệt vi sai (DSC) 3 Thiết bị đo Sơ đồ cung cấp nhiệt của DSC loại thông lượng nhiệt. .. phương pháp Các quá trình diễn ra trong phương pháp phân tích này thông thường là bay hơi, huỷ cấu trúc, phân huỷ cácbonat, oxihoá sulphua, oxihoá florua, tái dyrat hoá… Xác định thành phần khối lượng các chất có mặt trong một mẫu chất nào đó Bên cạnh đó, ta xác định được thành phần độ ẩm, thành phần dung môi, chất phụ gia, của một loại vật liệu nào đó IV Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 3 Thiết bị... cặp nhiệt độ và bộ phận giữ mẫu 1 lò nhiệt 1 thiết bị điều khiển 1 hệ ghi kết quả đo Sensor khối lượng Mẫu được cân liên tục tới nhiệt độ nung nóng và bay hơi IV Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Sơ đồ làm việc 4.Ưu, nhược điểm của phương pháp (TGA) • Ưu điểm Tương đối dễ sử dụng Cung cấp dữ liệu định lượng • Nhược điểm Không xác định được nguyên nhân gây thay đổi khối lượng Là phương pháp. .. gọi là nhiệt độ bắt đầu của hiệu ứng là giao điểm của đường nền ( nối điểm Tic và Tfc) và tiếp tuyến của nó tại điểm uốn Tpc là nhiệt đọ tại đỉnh peak Tfic còn gọi là nhiệt độ kết thúc của hiệu ứng (endset point) là giao điểm của đường nền ( nối điểm Tic và Tfc) với tiếp tuyến qua điểm uốn Tfc là nhiệt độ tại đó peak bắt đầu trở lại đường nền IV Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 1.Cơ sở phương pháp. .. tuyến qua điểm uốn  Tpm là nhiệt đọ tại đỉnh peak  Tfim còn gọi là nhiệt độ kết thúc của hiệu ứng (endset point) là giao điểm của đường nền (nối điểm Tim và Tfm) với tiếp tuyến qua điểm uốn  Tfm là nhiệt độ tại đó peak bắt đầu trở lại điểm uốn Hiệu ứng tỏa nhiệt Hiệu ứng tỏa nhiệt trên đường DSC và các đặc trưng của peak   Các nhiệt trên peak được xác định như sau Tic là nhiệt độ tại đó tín hiệu lệch