热重分析仪

热重分析仪（TGA，Thermal Gravimetric Analyzer）是一种利用热重法检测物质温度-质量变化关系的仪器。热重法是利用在程序温度控制下测量物质的质量随温度（或时间）变化的一种技术。其被广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究开发、工艺优化与质量监控等。

工作原理

在程序控温下，丈量物质的质量随温度(或时间)的变化关系。当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失往结晶水时，被测的物质质量就会发生变化。

最常用的测量的原理有两种，即变位法和零位法。所谓变位法，是根据天平梁倾斜度与质量变化成比例的关系，用差动变压器等检知倾斜度，并自动记录。零位法即采用差动变压器法、光学法测定天平梁的倾斜度，然后去调整安装在天平系统和磁场中线圈的电流，使线圈转动恢复天平梁的倾斜。由于线圈转动所施加的力与质量变化成比例，这个力又与线圈中的电流成比例，因此只需测量并记录电流的变化，便可得到质量变化的曲线。

热重分析仪主要有热天平，它包括天平、炉子、程序控温系统、记录系统等几个部分。此外，它还包括试样支持器、测温热电偶、传感器、平衡锤、阻尼和天平复位器、阻尼信号等其他部分。

图1 热重分析仪结构图

特点

热重法的重要特点是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率，其意味着只要物质受热时发生重量的变化，就可以用热重法来研究其变化过程。其可应用于研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象；研究物质的热稳定性、分解过程、脱水、解离、氧化、还原、成份的定量分析、添加剂与填充剂影响、水份与挥发物、反应动力学等化学现象。

应用

1.TG与DTA的联用技术用于对反应过程分析

研究者结合TG和DTA对α-MnO2在高温下的晶型转变进行了探索。从图中可以看出，400℃时出现第一次质量损失（1.9%），对应于分解水的脱去；在530℃下，出现第二次质量损失，对应于O2的释放，从而推测此处出现了α-MnO2到方铁锰矿相(Mn2O3)的转变；870℃下的吸热峰则对应于晶型向黑锰矿(Mn3O4)晶型转变。

图2 α-MnO2的TG和DTA测试图

2. 运用TG技术调查燃料的点火温度和燃烧温度

研究以竹子为固体燃料进行测试，在不同升温速率下，对其进行了热重分析。由图中曲线可知，两处不同的质量损失段分别对应于不同的反应。其中，在温度为200-350℃为竹子中综纤维素和木质素的燃烧分解所致，在温度为350-500℃的质量损失则对应于所剩木质素和碳的燃烧。

图3 竹子的TG测试图

*科研狗热重分析仪预约须知：

1、粉末干燥样品一般用量为3-10mg，小于3mg时，测试误差较大，寄样请提供10-20mg，可以把样品包在称量纸里再装到管里，方便老师取样，块状、薄膜样品请不要大于直径3mm，高2mm。

2、样品含S、酸根、卤素大于1%的样品不可做！

3、 所需时间=最高温度/升温速率+保温时间+最高温度/降温速率（如果降温过程需要记录则计时，否则不需要计费。所有需要记录数据的过程均需计算在内）