專利名稱：一種定量測(cè)定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO₂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定量測(cè)定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO2的方法，屬于熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱分析(TA)技術(shù)是近代儀器分析領(lǐng)域中一個(gè)重要分支學(xué)科，被廣泛地應(yīng)用到各種材料的研究和開(kāi)發(fā)工作中。這種技術(shù)如熱重法(TG)、差熱法(DTA)、差示掃描量熱法(DSC)等，可以快速、方便檢測(cè)材料在受熱過(guò)程中的質(zhì)量和熱量變化(如質(zhì)量增加、質(zhì)量損失或吸熱、放熱)。由于材料的復(fù)雜性，在一個(gè)過(guò)程中通常有多步反應(yīng)，且每步反應(yīng)有多 種氣體產(chǎn)物逸出，信號(hào)彼此重疊，給僅靠熱分析曲線解讀實(shí)驗(yàn)結(jié)果和判斷逸出氣體產(chǎn)物組成帶來(lái)了困難，不利于反應(yīng)機(jī)理的研究。因此，單一的熱分析技術(shù)已不能滿足材料的表征要求，更需要多種的聯(lián)用技術(shù)表征手段，如熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用(TA-MS)、熱分析-紅外聯(lián)用(TA-FTIR)等同時(shí)檢測(cè)才能深入全面研究材料的熱行為。其中，因?yàn)橘|(zhì)譜分析法具有直接鑒定熱反應(yīng)過(guò)程中逸出氣體產(chǎn)物的優(yōu)勢(shì)，將質(zhì)譜儀(主要指四級(jí)質(zhì)譜儀)與熱分析儀耦合聯(lián)用恰好能夠彌補(bǔ)熱分析方法上的不足。有關(guān)熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在材料中的表征研究有許多相關(guān)文章發(fā)表，它在有機(jī)、無(wú)機(jī)材料以及復(fù)合材料的制備工作中已得到廣泛應(yīng)用。熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)雖然在材料表征上取得了很大的成功，但是，其對(duì)逸出氣體組分的檢測(cè)還只能是定性的，不能直接進(jìn)行定量的表征。也就是說(shuō)，材料受熱分解的氣體產(chǎn)物進(jìn)入質(zhì)譜系統(tǒng)后，我們只能通過(guò)質(zhì)譜信號(hào)檢測(cè)到何種氣體產(chǎn)物在什么溫度范圍放出，但無(wú)法檢測(cè)材料在受熱過(guò)程中逸出氣體產(chǎn)物的質(zhì)量有多少。因此，如何對(duì)熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中的質(zhì)譜信號(hào)進(jìn)行定量成為當(dāng)前熱分析技術(shù)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。目前文獻(xiàn)中關(guān)于熱分析-質(zhì)譜信號(hào)的定量研究有一些相關(guān)報(bào)導(dǎo)。瑞士科學(xué)家Maciejewski和Baiker較早開(kāi)展了這方面的工作。Maciejewski等通過(guò)兩種方法引入一定質(zhì)量的氣體信號(hào)第一種方法是標(biāo)準(zhǔn)固體熱分解法，這種方法是首先選擇一種能夠通過(guò)熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中釋放出待測(cè)氣體的固體物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，然后多次測(cè)量不同質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)固體在熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中的質(zhì)譜信號(hào)峰面積大小，建立質(zhì)譜信號(hào)峰面積與逸出氣體質(zhì)量的校正曲線，通過(guò)對(duì)比這一校正曲線和待測(cè)樣品逸出氣體的質(zhì)譜信號(hào)峰面積來(lái)確定待測(cè)樣品的逸出氣體質(zhì)量；第二種方法是校正氣體注入法，這種方法需要利用脈沖熱分析儀(PulseTA)在短時(shí)間內(nèi)將固定體積的氣體注入載氣流中，通過(guò)比較質(zhì)譜信號(hào)的峰面積和注入氣體的質(zhì)量關(guān)系來(lái)確定逸出氣體的質(zhì)量。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)固體熱分解法，要求測(cè)試過(guò)程分為兩步，首先需要對(duì)不同質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)固體逸出氣體質(zhì)量和質(zhì)譜信號(hào)積分面積的依賴關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，得到校正曲線，這需要多次實(shí)驗(yàn)才能完成，工作量很大；隨后根據(jù)校正工作曲線才能對(duì)待測(cè)樣品的逸出氣體進(jìn)行定量分析；這樣，因校正曲線和樣品測(cè)定不在同一次實(shí)驗(yàn)中完成，這就不可避免的帶來(lái)了系統(tǒng)誤差，限制了定量準(zhǔn)確度的提高；因此，這些因素都會(huì)給最后的定量結(jié)果帶來(lái)誤差。而校正氣體注入法可以在樣品熱分解過(guò)程中隨時(shí)注入固定體積的氣體，具有比較靈活的優(yōu)點(diǎn)；但是，校正氣體注入法在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要昂貴的高純氣體和精確的流量控制，注入氣體還需要一套特殊的裝置才能完成，這都給實(shí)驗(yàn)中的樣品測(cè)試帶來(lái)了局限性。上述因素都會(huì)影響材料的定量分析研究。為了全面了解材料的熱分解機(jī)理和反應(yīng)過(guò)程，材料研究領(lǐng)域需要對(duì)熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中多種逸出氣體的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的定量表征，這些需求對(duì)研究更先進(jìn)的逸出氣體定量測(cè)定方法提出了迫切要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種能快速、準(zhǔn)確的定量測(cè)定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO2的方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種定量測(cè)定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO2的方法，包括如下步驟a)將標(biāo)定物和待測(cè)樣品放入雙槽試樣坩堝中；b)在同一載氣流速和升溫速率條件下進(jìn)行熱分析-質(zhì)譜測(cè)定；c)分析質(zhì)譜圖中分別對(duì)應(yīng)的標(biāo)定物和待測(cè)樣品的逸出氣體CO2的質(zhì)譜峰面積
^(CO2,標(biāo)定物)和,待測(cè)樣品);d)根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種定量測(cè)定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO2的方法，其特征在于，包括如下步驟 a)將標(biāo)定物和待測(cè)樣品放入雙槽試樣坩堝中； b)在同一載氣流速和升溫速率條件下進(jìn)行熱分析-質(zhì)譜測(cè)定； c)分析質(zhì)譜圖中分別對(duì)應(yīng)的標(biāo)定物和待測(cè)樣品的逸出氣體CO2的質(zhì)譜峰面積A(CO2,標(biāo)定物)和A(CO2,,待測(cè)樣品); d)根據(jù)公式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定量測(cè)定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO2的方法，其特征在于所述的標(biāo)定物為優(yōu)級(jí)純或分析純?cè)噭?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定量測(cè)定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO2的方法，其特征在于所述的雙槽試樣坩堝設(shè)在樣品池內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種定量測(cè)定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO2的方法，包括將標(biāo)定物和待測(cè)樣品放入雙槽試樣坩堝中；在同一載氣流速和升溫速率條件下進(jìn)行熱分析-質(zhì)譜測(cè)定；分析質(zhì)譜圖中分別對(duì)應(yīng)的標(biāo)定物和待測(cè)樣品的逸出氣體CO2的質(zhì)譜峰面積；根據(jù)公式計(jì)算出待測(cè)樣品的逸出氣體CO2的質(zhì)量。本發(fā)明的定量測(cè)定方法既解決了標(biāo)準(zhǔn)固體熱分解法實(shí)驗(yàn)過(guò)程長(zhǎng)，系統(tǒng)誤差大等問(wèn)題，又克服了校正氣體注入法的注入氣體昂貴和需要特殊裝置等缺點(diǎn)；具有成本低，快速準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO2無(wú)法快速、準(zhǔn)確定量測(cè)定的難題，降低了熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體的質(zhì)量對(duì)材料定量表征結(jié)果的誤差影響。
文檔編號(hào)G01N25/00GK102830130SQ20111016298
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者于惠梅, 徐朝和, 潘秀紅, 章宗德, 齊玲均 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所