热分析技术多领域横向发展 行业市场前景广阔

正早在古埃及时代,热分析技术就已有雏形,而真正将物理变化与热联系起来,还是在1780年英国的Higgins在实验室里加热石灰过程中,第一次用天平测量其重量变化开始。热分析技术经历了一个世纪的发展历史,基本原理并无多大改变,但其定义却一直含糊不清。直到1977年,国际热分析协会才将热分析定义为"热分析是测量在程序控制温度下,物质的物理性质与温度依赖     

弛豫量热技术研究固体材料低温比热性质

比热是物质最基础的热力学性质,通过测量并研究物质低温比热不仅可以计算得到熵、焓、吉布斯自由能等热力学函数,还可以获得有关物质物理性质、能量、结构及相变的信息,为相关热力学问题的探索与研究提供重要依据.低温比热测量一般有绝热量热、交流量热和弛豫量热三种技术;其中弛豫量热因测试样品用量少、测量温区低、测量准确度高、操作方便、有商品化仪器可得等优点,已成为近些年来发展最快、应用最广泛的低温比热测量技术.为了使研究者们更全面地了解这种量热技术,本文详细介绍了弛豫量热技术的测量原理、发展历程以及测量技术的研究进展,并结合当前热门研究领域,简要概述了国内外学者利用弛豫量热技术测量材料低温比热并研究相关热力学性质的最新工作进展.     

《食品仪器分析技术》

食品分析是检测食品的组成和性质,以评价食品的营养价值、功能性质及其可接受性的一项重要技术。该书着重介绍了在食品分析中常用的几类仪器分析方法:气相色谱法、高效液相色谱法、波谱分析技术、热分析及食品流变学测量。     

热分析-质谱联用中逸出气体的脉冲热分析定量方法

利用脉冲热分析技术(PulseTA)实现对热分析-质谱(TA-MS)联用系统中逸出气体质谱信号的定量,考察了多种实验参数如不同载气流速、温度以及分析样品量等因素对热分析-质谱联用系统中逸出气体质谱信号定量校正的影响.实验结果表明,利用PulseTA对TA-MS联用系统中逸出气体CO2定量结果与理论计算值的相对误差约2.85%.同时利用TG-DTG-MS联用技术对氮化铟(InN)粉体的热分解行为进行研究,在氩气气氛下InN粉体的热分解过程一步完成,InN粉体在550～750℃得到相应的正离子质谱峰:N2+(m/z=28),所释放的N非常接近InN中N的理论含量.利用PulseTA技术检测到InN粉体受热分解放出氮气质量的实验测量值与理论计算值的相对误差约为1.36%.     

微量热技术测量担载型催化剂的吸附/反应能量并与反应性能相关联:综述

多相催化反应过程伴随着反应分子与催化剂表面之间的相互作用.这种相互作用强度与催化剂的反应性能密切相关.根据萨巴蒂尔原理(Sabatier principle),性能最优的催化剂与反应中间体之间应该具有适中的相互作用强度,一方面促进反应物活化,另一方面允许产物脱附.这样,测量和研究反应分子与催化剂之间的相互作用强度对于理解催化反应性能有非常重要的意义.当气体反应物接触到催化剂表面会伴随着热量的产生,该热量被定义为吸附热,并与吸附物种与催化剂之间形成的化学键强度直接相关.吸附热通常可以通过程序升温脱附(TPD)等方法间接获得.但是这些方法建立在吸附物种能够可逆地吸附和脱附的假设基础上.在实际的程序升温过程中,吸附物种通常会发生分解,并伴随着固体催化剂的重构等现象.因此,采用基于Tian-Calvet原理的热流量热计直接测量担载催化剂的吸附热是最可靠的吸附热测量方法.基于热流量热计测量的微量热技术的一个重要优点是采用合适的探针分子吸附,可以获得担载型催化剂表面吸附活性中心的数量、强度及其能量分布的定量信息.比如,采用碱性探针分子NH3或者吡啶,酸性探针分子CO2或SO2能够定量催化剂上酸-碱位的强度和数量,而金属催化剂活性中心可以应用H2或CO进行探测.当这些催化剂活性中心的定量表征结果与催化剂的反应活性测试结果相关联时,可以区分不同强度活性中心的反应性能,并为提高和改进催化剂性能提供研制方向.相对于NH3或CO等小分子气体,催化反应的反应物、产物或可能的中间体通常都是复杂分子,程序升温技术测量它们的吸附热时,这些分子通常会发生分解,限制了其吸附热的测量和研究.微量热技术能够直接测量这些分子的吸附热.因此,与催化反应活性相关联,反应物、产物或可能的中间体的吸附能量的测量和研究有利于更直接地认识催化剂的反应性能.在催化反应循环过程中,除了吸附,还包括表面反应和脱附步骤.这些步骤也伴随着吸附物种与催化剂之间键的形成与转换,并以热量的形式表现出来.测量这些热量对于认识催化反应过程,理解催化反应机理有重要的意义.热流量热计与催化微反系统相结合,为催化反应过程能量的测量和研究提供了可能.尽管微量热技术在测量担载型催化剂的吸附/反应能量并与反应性能相关联方面有其独特的优势,但是为了更好地用于催化研究,应该结合其它的表征技术(比如红外)确定吸附或反应物种的本质,结合理论计算对量热结果进行更好地补充和认识.本文综述了担载型催化剂的吸附/反应能量与反应性能关联的研究进展,指出了微量热技术在催化研究中的优势、不足,以及未来的研究方向.     

微量热技术测量担载型催化剂的吸附/反应能量并与反应性能相关联:综述（英文）

多相催化反应过程伴随着反应分子与催化剂表面之间的相互作用.这种相互作用强度与催化剂的反应性能密切相关.根据萨巴蒂尔原理(Sabatier principle),性能最优的催化剂与反应中间体之间应该具有适中的相互作用强度,一方面促进反应物活化,另一方面允许产物脱附.这样,测量和研究反应分子与催化剂之间的相互作用强度对于理解催化反应性能有非常重要的意义.当气体反应物接触到催化剂表面会伴随着热量的产生,该热量被定义为吸附热,并与吸附物种与催化剂之间形成的化学键强度直接相关.吸附热通常可以通过程序升温脱附(TPD)等方法间接获得.但是这些方法建立在吸附物种能够可逆地吸附和脱附的假设基础上.在实际的程序升温过程中,吸附物种通常会发生分解,并伴随着固体催化剂的重构等现象.因此,采用基于Tian-Calvet原理的热流量热计直接测量担载催化剂的吸附热是最可靠的吸附热测量方法.基于热流量热计测量的微量热技术的一个重要优点是采用合适的探针分子吸附,可以获得担载型催化剂表面吸附活性中心的数量、强度及其能量分布的定量信息.比如,采用碱性探针分子NH3或者吡啶,酸性探针分子CO_2或SO_2能够定量催化剂上酸–碱位的强度和数量,而金属催化剂活性中心可以应用H_2或CO进行探测.当这些催化剂活性中心的定量表征结果与催化剂的反应活性测试结果相关联时,可以区分不同强度活性中心的反应性能,并为提高和改进催化剂性能提供研制方向.相对于NH_3或CO等小分子气体,催化反应的反应物、产物或可能的中间体通常都是复杂分子,程序升温技术测量它们的吸附热时,这些分子通常会发生分解,限制了其吸附热的测量和研究.微量热技术能够直接测量这些分子的吸附热.因此,与催化反应活性相关联,反应物、产物或可能的中间体的吸附能量的测量和研究有利于更直接地认识催化剂的反应性能.在催化反应循环过程中,除了吸附,还包括表面反应和脱附步骤.这些步骤也伴随着吸附物种与催化剂之间键的形成与转换,并以热量的形式表现出来.测量这些热量对于认识催化反应过程,理解催化反应机理有重要的意义.热流量热计与催化微反系统相结合,为催化反应过程能量的测量和研究提供了可能.尽管微量热技术在测量担载型催化剂的吸附/反应能量并与反应性能相关联方面有其独特的优势,但是为了更好地用于催化研究,应该结合其它的表征技术(比如红外)确定吸附或反应物种的本质,结合理论计算对量热结果进行更好地补充和认识.本文综述了担载型催化剂的吸附/反应能量与反应性能关联的研究进展,指出了微量热技术在催化研究中的优势、不足,以及未来的研究方向.     

照相光谱增感染料及其组合在溴化银表面的吸附及吸附热测量

本文研究了三个光谱增感染料及其组合在一些溶液中的吸收光谱和吸附态染料的反射光谱,得到25℃在几种溶剂的溴化银分散系中的吸附等温线,并采用精密量热技术测量了微小吸附热效应,得到25±0.01℃染料Ⅰ在溴化银水悬浮液中被吸附的等位摩尔吸附焓△H₂₉₈-(335±2.5)kJ/mol(表面覆盖度θ=0.94)。结合对染料组合的光吸收、吸附以及吸附热等的测试结果,对照相乳剂生产中采用的先加入感绿染料Ⅱ、Ⅲ,后加入感红染料Ⅰ的步序,从吸附角度作了初步的理论探讨。研究结果也表明,精密量热技术与光吸收测量等手段相结合,将有助于在乳剂制备过程中分析研究染料的增感效果。     

非催化气固反应动力学热分析方法与仪器

准确测量近本征反应速率和计算反应动力学参数是热化学工程和应用化学工程领域的重要研究问题.以热重为代表的传统热分析方法与仪器在非催化气固反应的测试与分析中得到了广泛应用,形成了许多典型的非等温反应分析方法与模型方程.本研究概述了现有热分析的方法原理及在气固反应分析中存在的缺陷,剖析了自主研发的利用微型流化床反应器强化反应...     

激光热透镜光谱分析法*

激光热透镜光谱法是20世纪80年代发展起来的一种光热光谱分析技术。该法以其高灵敏度、低检出限以及适应于微、少量样品分析等特点引 分析工作者的极大兴趣。本文从测量装置、理论、痕量无机物和有机物测定以及与其它分析技术的联用等方面对1990年以来激光热透镜光谱分析法的进展作了较为详细的综述。     

差示扫描量热法测量固体物质的热容

物质的热容通常采用精密量热法测量,但这种方法技术要求高、耗费时间多,往往不易为初学者所掌握。差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry简称DSC)测量固体物质的热容快速而简便,在测量精度要求不太高时,这是一种值得推广的方法。差示扫描量热法是一种以差热分析法(DTA)为基础,并作了改进的热分析方法。其主     

热分析联用技术及其在金属材料领域中的应用

热分析联用技术是在热重分析基础上,将多种检测手段并用,准确地研究材料的结构、组成、热反应等特性,从而揭示材料热分解过程本质的技术。在程序升温过程中,利用热分析联用技术对金属材料的质量和热量变化及热分解产物成分等信息进行检测,能更精准地研究金属材料的组成和热分解特性。该文在热重分析法的基础上,着重介绍了其与差热分析、差示扫描量热分析、傅里叶红外光谱分析、质谱分析等分析方法的联用,并以金属材料研究为例,分析了热分析联用技术在金属材料的结构、性能测定等方面的应用,同时展望了热分析联用技术的应用前景。     

数字化图像测量分析技术——2DFT方法及其应用

采用数字图像分析技术中的两维Ｆｏｕｒｉｅｒ变换方法和一套自行设计、装配的时间分辨的数字图像测量分析系统、研究了聚甲基丙烯酸甲酯／聚醋酸乙烯酯热致相分离的动力学过程，借助扫描器成功地应用于电子显微镜照片的分析。并指出了ＤＩＡ研究方法在应用中需要注意的问题。     

基于微流控热泳的生物传感技术※

复杂生命体系中关键分子及微纳生物粒子的高灵敏、高特异检测, 对理解多层次多尺度生物学过程、阐明疾病发生发展机制和探索新型生物标志物等具有重要意义. 微流控生物传感器整合了微流控技术和生物传感技术的诸多优势, 在微量生物样本精准测量方面取得了显著进展. 近年来, 微流控热泳生物传感技术(Thermomicrofluidic biosensing)利用物质在局域温度梯度场中的热泳定向迁移现象, 并结合均相生物传感及信号放大新策略, 实现了复杂样本中生物分子及微纳生物粒子的快速、高灵敏、原位检测. 重点阐述了以热泳为核心的微流控传感技术, 包括微量热泳、热泳-对流耦合、热泳-扩散泳耦合以及热泳-电泳耦合等方法, 总结了不同传感方法的原理、特点及其在生物分子(蛋白、核酸等)与微纳生物粒子(细胞外囊泡、病毒、细胞等)检测中的应用, 并探讨了微流控热泳技术在生物医学检测领域中面临的挑战与未来发展方向.     

热表面电离同位素质谱在人体钙同位素示踪研究中的应用

研究了用热表面电离质谱测量经同位素示踪的人尿中钙同位素丰度比的方法。方法主要涉及生物样品的化学前处理程序和质谱测量技术,并就不同的样品前处理方法等因素对测量结果的影响进行了讨论,测量结果用于钙吸收率的计算。     

中国化学会第四届全国热分析动力学与热动力学学术会议(第一轮通知)

受中国化学会委托,由中国化学会化学热力学和热分析专业委员会主办,河北师范大学承办的第四届全国热分析动力学与热动力学学术会议将于2013年5月17-19日在石家庄召开。本次会议将就近年来热分析动力学和热动力学以及热分析与量热在理论研究、新仪器设计与分析技术方面的进展以及在无机、有机、高分子、新材料、生物医药等各个领域中的应用进行学术研讨和交流。会议将邀请国内从事热分析动力学和热动力学及热化学领域的著名专家、中青年学者和仪器生产厂商参加学术交流和技术探讨。会议期间还将展示一批国内外最新热分析仪器及相关产品,提供大量的最新技术、最新测试方法等资料。欢迎广大科技工作者踊跃投稿,积极参加。欢迎相关企业     

热分析技术及其在高分子材料研究中的应用

简要介绍了热分析技术——热重法、差热分析、差示扫描量热法、热机械分析法和动态机械热分析法等及其在高分子材料领域的广泛应用。热分析技术的方法具有快速、方便等优点,在高分子材料的研究中发挥着重要作用。     

强脉冲激光激发的热透镜光度分析法

用自装的热透镜测量装置,观察了强脉冲激光作用下的热透镜行为。测量丙酮/水混合液中的Cocl₂,检测限为3×10^-7M,相当于6×10^-6的吸光度。将差分放大技术用于热透镜测量,降低了He-Ne激光振幅噪声的影响,改善了信噪比。     

中国化学会第四届全国热分析动力学与热动力学学术会议(第一轮通知)

受中国化学会委托,由中国化学会化学热力学和热分析专业委员会主办,河北师范大学承办的第四届全国热分析动力学与热动力学学术会议将于2013年5月17-19日在石家庄召开。本次会议将就近年来热分析动力学和热动力学以及热分析与量热在理论研究、新仪器设计与分析技术方面的进展以及在无机、有机、高分子、新材料、生物医药等各个领域中的应用进行学术研讨和交流。会议将邀请国内从事热分析动力学和热动力学及热化学领域的著名专家、中青年学者和仪器生产厂商参加学术交流和技术探讨。会议期间还将展示一批国内外最新热     

差热-色谱联用法测吸附热——吡啶在γ-Al_2O_3及NaX沸石上吸附热研究

测量和研究吸附热对探讨多相催化过程及固体催化剂表面活性中心、结构和吸附特性等均有重要意义。本文参照Richardson及杨梦彦的方法,将差热技术与色谱技术相结合,建立了适于测定气-固不可逆吸附的微分吸附热的量热系统。用它测定了吡啶在γ-Al_2O_3及分子筛NaX沸石上的微分吸附热并初步探讨了它们的表面酸性。 1 实验     

热电极技术在电化学传感器中的应用

热电极技术是使用电流直接或间接加热微电极,通过控制施加电流的时间和大小来调节电极表面的温度。电极加热时可以只提高电极表面温度,而溶液的整体温度并不改变。由于温度对电化学反应速率、物质的扩散和对流均有影响,使用热电极技术可以减少背景噪音、提高检测的灵敏度与重现性。因此,热电极技术因其简单的加热设备、更高的检测灵敏度和更低的电极污染效应,在电化学分析领域引起了普遍关注。本文介绍了热电极技术的发展概况、工作原理、电极设计思路、电极温度的测量与控制、电极种类以及在电化学检测系统、电致化学发光检测系统、流动注射安培检测系统、毛细管电泳/芯片-电化学/电致化学发光检测系统中的相关应用。最后展望了该技术的发展趋势。