把樣品塞進(jìn)
綜合熱分析儀,期待得到一條干凈利落的熱重或熱流曲線,結(jié)果卻在“應(yīng)該”失重的溫度區(qū)間看到臺(tái)階拖尾,在“應(yīng)該”放熱的峰尾又多出一個(gè)鼓包?別急著怪儀器,很可能是“熱慣性”在悄悄改寫(xiě)數(shù)據(jù)!
一、什么是熱慣性
簡(jiǎn)單說(shuō),就是“溫度變了,樣品沒(méi)立刻跟上”。儀器以10°C/min升溫,爐溫瞬間跳到200°C,但樣品真實(shí)溫度仍停留在195°C,中間5°C的滯后就是熱慣性。它來(lái)自三方面:樣品自身熱容、坩堝熱阻、傳熱路徑長(zhǎng)度。塊體越大、導(dǎo)熱越差、升溫越快,滯后越明顯。
二、熱慣性如何“造假”
1.TG失重臺(tái)階右移
碳酸鈣分解真始溫度850°C,因熱慣性,樣品內(nèi)部實(shí)際850°C時(shí),爐溫已860°C,曲線看上去“推遲”10°C。若用爐溫做橫坐標(biāo),就會(huì)把分解溫度報(bào)錯(cuò)。
2.DSC峰形拖尾、假峰
聚乙烯熔融峰真半高寬僅6°C,熱慣性使樣品溫度分布不均,低端未熔、頂端已熔,峰尾被拉寬,積分焓值增加5%~8%;更糟的是,降溫階段樣品“熱滯后”放熱,可能冒出一個(gè)本不存在的“再結(jié)晶峰”。
3.反應(yīng)間隔“消失”
草酸鈣二水合物分三步失水/分解,熱慣性大時(shí),前一步反應(yīng)熱還沒(méi)散去,后一步已開(kāi)始,DSC峰連成片,看上去像“一步完成”,丟失中間產(chǎn)物信息。
三、快速判斷熱慣性大小
1.速率回環(huán)法:同一樣品分別用5°C/min、20°C/min測(cè)熔點(diǎn),峰頂溫度差>3°C,說(shuō)明熱慣性已不可忽視。
2.坩堝對(duì)比法:同樣30 mg Al?O?,改用PtRh坩堝(導(dǎo)熱≈40 W m?¹K?¹)替代Al坩堝(≈200 W m?¹K?¹),峰尾拖長(zhǎng)明顯,即熱慣性增大。
四、把誤差壓到1%以?xún)?nèi)的四個(gè)簡(jiǎn)單辦法
1.減少樣品量:常規(guī)粉末10 mg以?xún)?nèi),塊體切成薄片≤0.5 mm。
2.降低升溫速率:精確求溫度用5°C/min,定性掃描才用20°C/min。
3.用高導(dǎo)熱坩堝:PtRh優(yōu)于Al?O?,Al優(yōu)于PtRh,但注意兼容溫度與腐蝕性。
4.加標(biāo)準(zhǔn)金屬標(biāo)定:銦、鋅熔點(diǎn)校正溫度坐標(biāo),把“表觀溫度”換回“樣品真實(shí)溫度”。