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热重分析（TG-DTG）曲线的几种解析方法

来源：时间：2023-12-26 09:30:17 浏览：10131次

热重分析（TG-DTG）曲线的几种解析方法

热重分析（Thermogravimetric Analysis，简称TG）是一种在程序控温条件下，测量材料质量随温度变化关系的热分析技术，通过分析样品在加热或冷却过程中的质量变化，可以了解材料的热稳定性、组分以及热分解行为等信息。

1. 直观分析法：通过观察热重曲线的走势，可以初步了解样品的质量变化情况。

直观分析法主要包括以下几种：

（1）曲线下降区域：表示样品在加热过程中发生质量损失，可能是由于挥发、升华、分解等物理或化学过程引起的。

（2）曲线平台区域：表示样品在加热过程中质量基本保持不变，可能是因为样品已经达到热稳定状态或发生了化学吸附等过程。

（3）曲线上升区域：表示样品在加热过程中质量增加，可能是由于氧化、还原等化学反应导致的。

2. 峰值分析法：通过对热重曲线的峰值进行定量和定性分析，可以更深入地了解样品的热分解行为和热稳定性。

峰值分析法主要包括以下几种：

（1）峰面积：峰面积与样品的质量变化成正比，可以用来计算样品在某一温度范围内的质量损失。

（2）峰位置：峰位置可以用来确定样品的热分解起始温度、最大失重速率温度以及反应终了温度等。

（3）峰形状：峰形状可以反映样品的热分解机制和反应动力学，如峰形尖锐表示反应速率快，峰形宽缓表示反应速率慢。

3. 微分热重分析法（DTG）：对热重曲线进行一阶导数处理，得到微分热重曲线（DTG）。DTG曲线的峰值位置和大小可以更准确地反映样品的热分解行为和热稳定性。

微分热重分析法主要包括以下几种：

（1）峰位置：DTG曲线的峰位置与热重曲线的峰位置相对应，可以用来确定样品的热分解起始温度、最大失重速率温度以及反应终了温度等。

（2）峰面积：DTG曲线的峰面积与样品的质量变化成正比，可以用来计算样品在某一温度范围内的质量损失。

（3）峰形状：DTG曲线的峰形状可以反映样品的热分解机制和反应动力学，如峰形尖锐表示反应速率快，峰形宽缓表示反应速率慢。

4. 外推法：当样品在加热过程中发生质量损失时，可以通过外推法确定质量损失的温度范围。

外推法主要包括以下几种：

（1）切线法：在热重曲线的下降区域，作一条与曲线切线平行的直线，该直线与曲线的交点即为质量损失的温度范围。

（2）多项式法：在热重曲线的下降区域，用多项式拟合曲线，求导得到极值点，该点对应的温度即为质量损失的温度范围。

（3）指数衰减法：在热重曲线的下降区域，假设质量损失遵循指数衰减规律，通过拟合曲线求解指数衰减方程，得到质量损失的温度范围。

5. 模型法：通过建立热重分析（TG）的物理或化学模型，对热重曲线进行模拟和解析。

模型法主要包括以下几种：

（1）热传导模型：假设样品在加热过程中热量传递速率恒定，通过求解热传导方程，得到样品的质量变化规律。

（2）化学反应动力学模型：假设样品在加热过程中发生化学反应，通过建立化学反应动力学方程，求解得到样品的质量变化规律。

（3）质量守恒模型：假设样品在加热过程中质量守恒，通过建立质量守恒方程，求解得到样品的质量变化规律。

6. 人工智能法：利用人工智能技术，如神经网络、支持向量机等，对热重曲线进行自动解析。

人工智能法主要包括以下几种：

（1）神经网络法：通过训练神经网络，使模型能够自动识别热重曲线的特征，如峰位置、峰面积等。

（2）支持向量机法：通过支持向量机对热重曲线进行分类和回归分析，实现对热重曲线的自动解析。

（3）遗传算法：通过遗传算法对热重曲线进行优化，使模型能够自动识别热重曲线的特征，如峰位置、峰面积等。

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