大學本科化學專業畢業論文

  化學是自然科學的一種,在分子、原子層次上研究物質的組成、性質、結構與變化規律;創造新物質的科學。下文是小編為大家蒐集整理的關於的內容,歡迎大家閱讀參考!

  篇1

  淺析中學化學教學融入心理健康教育的方法

  中學是學生世界觀形成的重要階段。隨著知識深度和升學競爭壓力的增加,加之家長對孩子的過分溺愛,導致相當比例的學生心理承受能力較差,出現了一系列的心理問題,嚴重影響學生各方面發展。因此,有效開展中學生心理健康教育成為教育研究的熱點。

  在學科教學中滲透心理健康教育無疑是促進學生全面發展、培養學生健全人格的最佳方法和良好途徑。如此,中學化學教學如何融入心理健康教育成為中學教育的課題。

  一、營造和諧課堂氛圍,促進學生心理健康成長

  寬鬆、和諧的課堂氛圍有利於激發學生學習的興趣,調動學生的積極性,培養學生的創造性,促進學生心理健康成長。《中小學心理健康教育指導綱要》指出:全體教師都要樹立心理健康教育意識,尊重學生,平等對待學生,注重教育方式方法,關注個別差異。要注重發揮教師人格魅力和為人師表的作用,建立起民主、平等、相互尊重的師生關係。因此,化學教師在平時教學中,要以積極向上、樂觀健康的心態對待學生,尊重和理解每個學生的人格和個性,在展示教師個人魅力的同時,充分發揮學科魅力,營造一個平等、快樂、和諧、愉悅的課堂氣氛。這樣有利於師生間進行積極的、融洽的情感交流,促進學生心理健康發展。

  美國心理學家羅傑斯認為:“成功的教學依賴於一種和諧、安全的課堂氣氛。”愛與平等是融洽課堂氣氛的關鍵,也是心理健康發展的立足點。教師在課堂教學中,對學生語言上多鼓勵、行為上多肯定、做法上多賞識,讓學生產生平等、被認可的心理體驗,從而形成積極健康的心態。學生在平等、安全、和諧的課堂氛圍中學習,有助於個體形成積極的學習態度、正確的學習動機、快樂的學習情緒,並保持高度的學習注意力。例如,教師在講授化學式的書寫時,有同學提出為什麼角碼不能都寫到元素符號的前面,而是寫到元素符號的右下角?面對學生的疑問,教師不能用簡單生硬的口氣告訴學生“教材上就是這樣”,而是首先對學生提出問題、敢於質疑的精神給予肯定,然後讓學生討論元素符號前面的數字的含義和元素符號右下角的角碼的含義,從而創設出平等、自由的課堂氛圍。學生在討論問題時表現得相當活躍,不僅加深了學生對知識點的理解,而且拉近了師生之間的距離,讓學生在輕鬆愉快、民主平等、充滿活力的氛圍中健康成長,讓學生的心理和個性不斷髮展和成熟。

  二、在合作探究中滲透心理健康教育,培養學生協同合作能力

  新課程要求教師更新教育理念,改變傳統的教學方法和模式。可採取以合作探究為主體的多樣化的課堂教學模式,包括分組合作學習、討論探究式教學等,鼓勵和調動學生主動參與到教學活動中。在分組協作、合作探究的過程中,學生體會到參與的快樂、合作的意義,在培養學生協同合作意識和能力的同時,也促進了中學生心理健康發展。

  學會與他人共處與合作,是現代人必備的素質,是個體走向成功的關鍵因素之一。目前,中學生大多是獨生子女,從小嬌生慣養,普遍養成了唯我獨尊、自私自利的個性習慣,缺少分享和合作意識,處理人際關係的能力較差。為幫助學生學會合作和分享,教師在教學過程中,根據需探究的內容,把學生分成若干個小組,鼓勵小組成員互相交流探討,集思廣益,共同設計出優化的實驗方案。然後小組成員根據設計的方案,分工協作,完成實驗。同時,組織小組間的競賽,培養學生的競爭意識。很多化學實驗並不是一次就能成功的,要經過多次反覆實驗,進行反覆思索、討論、修正,才能最終成功。在這個過程中,學生們深切體會到合作的重要性,分享成功的喜悅。通過教師有意識地在課堂教學中滲透心理健康教育,使學生認識到團結協作的重要性,學會如何與他人溝通、合作,培養其團結協作精神、積極主動的人生態度、良好的競爭心態和和諧人際關係等心理素質。這是健康心理素質的重要體現。

  三、在實驗教學中滲透心理健康教育,培養學生良好的意志品質

  化學教學中豐富多彩的實驗現象,不僅能渲染課堂氣氛,增強對學生的吸引力,更能激發學生學習的興趣,提高學生的觀察和分析能力,促進學生對化學概念和規律的理解和應用。在實驗過程中,每一個實驗資料的得來,每一個實驗的變化,每一個成功的實驗現象,都是經過不止一次的設計、實驗、修改,再設計、再實驗、再修改得來的,尤其需要認真堅韌科學嚴謹的意志品質。以驗證氧氣約佔空氣總體積五分之一的實驗為例。該實驗對裝置的氣密性、藥品的用量、開啟止水夾的時機,以及對實驗的細緻觀察等都有嚴格要求,學生很難一次獲得成功。有的學生開啟止水夾,沒有發現燒杯的水進入到了集氣瓶中;有的學生做的實驗結果遠遠小於1/5.這時教師就要鼓勵學生認真反思,找出癥結,進行改進。很多學生做三次、五次甚至更多次才能得出準確的實驗結果。學生在動手實驗過程中,經歷了一次次失敗的挫折,又一次次從頭再來,最終的成功確實來之不易。這樣的實驗教學在無形中磨練了學生的意志,培養了他們在逆境中的堅韌毅力,在挫折中持之以恆、不折不撓的精神。還培養了他們嚴謹的科學態度、一絲不苟的科學精神,以及以事實為基礎、不憑空臆造、不弄虛作假的科學思想,培養了學生求真務實的道德品質。通過觀察實驗的千變萬化,也讓學生認識到“物質世界不停變化,變化是絕對的”哲學思想。

  四、在評價中滲透心理健康教育,培養學生積極向上的心態

  新修訂的2011版課標指出:評價既要堅持正確的價值標準,又要尊重學生的個性表現,關注學生的情感和態度變化的傾向。因此,我們要尊重學生的個性差異,鼓勵學生興趣和特長的發展,促進學生的全面健康成長。

  美國作家愛默生說:“自信是成功的第一祕訣。”自信對孩子健康成長和各種能力的發展,都有十分重要的意義。如果學生缺乏自信,就容易導致自暴自棄,在心理上產生消極情緒和學習障礙。

  由於學生的基礎和努力程度等各方面因素的影響,學生成績存在一定差異。而化學是初三新開設的一門學科,學生剛開始接觸化學時有很大的新鮮感和好奇心,對化學有很強的興趣和求知慾。但隨著知識難度的增加,一部分學生感覺學習越來越吃力,尤其是第三單元中“物質構成的奧祕”以及第四單元的“化學式和化合價”等抽象概念和理論知識的出現,使部分學生感覺力不從心,逐漸淡化了學習興趣,學習慾望開始減退,學習成績開始下滑,還有學生甚至開始懷疑自己的能力,產生自卑、焦慮的情緒。為了解除他們的內心困擾和心理壓力,教師在教學中應給予更多積極評價,用欣賞的眼光對待每一個學生,無論課上還是課下,無論回答問題還是課後作業,只要學生有閃光點,哪怕是一點一滴的進步,也要予以充分肯定和表揚。教師不能吝惜自己的鼓勵和欣賞,要讓學生有很強的自我存在感,增強他們的自信心。同時,教師要鼓勵學生正視自己的缺點和不足,努力改變自己的短處,在評價和交流過程中融入心理健康教育。

  五、在學科發展史中融入心理健康教育,培養學生的科學精神

  班杜拉說:“很多社會學習都是通過觀察他人的實際表現及其帶來的相應後果而獲得的。”化學發展史不僅揭示了化學演變的歷程,而且講述了很多科學家的感人故事。教師在化學教學中,要有意識地結合教學內容,選擇化學史上一些典型事例和典型人物為素材,用榜樣的力量激勵學生學習,培養學生崇尚科學、追求真知的精神。例如,教師在講到純鹼時,充滿感情地向學生介紹我國化學家、制鹼工業的先驅和奠基人--侯德榜,他為了打破外國技術壟斷,在實驗條件極其簡陋的情況下,克服種種困難,投入全部身心,最終發明了“侯氏制鹼法”。讓學生在充滿民族自豪感的同時,感受科學家百折不撓的科學精神;在講空氣中的氧氣時,向學生介紹氧氣的最早發現者之一--舍勒,他一生貧寒,但勤奮自學,執著追求,堅持用簡陋的儀器在條件很差的實驗室裡做了大量的實驗研究工作,對化學發展做出了重要貢獻;在講到分子和原子時,介紹近代原子理論提出者--道爾頓,他患有色盲症,但卻從不向命運妥協,一生勤奮、堅韌,通過大量的實驗,分析了多種化合物的組成,於1803年製出了世界上第一張原子量表。

  這些偉大科學家的動人事蹟給學生留下了非常深刻的印象,他們對科學無私奉獻、執著追求的勇氣和為科學獻身的精神深深地影響著學生的內心世界,激起他們的情感共鳴,堅定了他們在求學道路上執著追求的信念。

  總之,中學化學教學可以與心理健康教育有機結合起來。以課堂教學為載體,以學生為中心,結合學生特點和教學內容,在教學過程中有效地融入心理健康教育,有利於渲染課堂氣氛,激發學生的興趣和學習慾望,提高課堂教學效果,有利於培養學生良好的心理素質和高尚的人格情操,促進學生的健康成長和全面發展。

  參考文獻

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  [3]孫剛。心理健康教育滲透教學[N].天津日報,2005-12-21***005***。

  [4]何立華。淺析農村留守中學生心理健康問題及對策[J].當代教育論壇:管理研究,2010,***14***:66-67.

  [5]唐琳,吳鑫德。在中學化學課堂教學中實施心理健康教育的研究[J].化學教學,2010,***2***:3-5.

  篇2

  淺議熱分析技術及其在無機材料研究的運用

  1熱分析技術概述

  國際熱分析協會***ICTA***,在1977年給出定義:熱分析技術,即在程式控制溫度下,測量物質的物理性質與溫度關係[1]."程式控制溫度"是指升溫或降溫速率一定,"物理性質"是指溫度、質量、熱焓、尺寸、電學、機械及磁學性質等。

  英國的Edgwood,在1786年首先發現明顯的熱失重***加熱陶瓷粘土到暗紅色時***。法國的Lechatelier,在研究測試粘土類礦物的相應的熱效能時,在1887年將熱電偶投入使用用於測量溫度,並且差熱分析的相對應的最原始曲線也被第一次發表。英國的Roberts-Austen,第一次於1899年運用示差熱電偶來進行測量並記錄溫度差,即試樣與參比樣間產生的,使得重複性獲得了提高,靈敏度得到了增強。日本的本多光太郎在1915年發明了首臺熱天平[2].20世紀20年代,熱分析主要用在粘土、礦物和矽酸鹽的研究中,但應用並不廣泛。它作為一種系統方法,建立和發展主要在20世紀50年代。熱電偶直接用於測量差熱分析實驗中溫度和差熱訊號的方法一直持續到1955年,但這種方法中的熱電偶存在易被汙染、老化的問題。直到1955年Boersma提出將試樣或參比物置於坩堝內,避免與熱電偶接觸。這種方法一直沿用至今,並得到了商業化和微量化的應用。"差示掃描量熱"的理論是由Watson和O'Neill首次在1964年提出的,其毫克級別的量熱儀並進一步被研製出來。20世紀70年代後期,熱分析技術實現其快速飛躍的發展得益於計算機技術的應用,使其應用領域得到日益擴充套件。20世紀60年代,應用部門的要求也不僅僅需要單一測試技術。熱分析技術的聯用也於20世紀80年代初開始慢慢發展並日趨完善起來,並將資料處理慢慢地融於計算機,得到計算機化。

  隨著學科的不斷深入,工業的迅速發展,這種熱分析方法所涉及探討的物質型別不斷地擴充套件,由無機物材料不斷髮展到有機物質、空間技術等其他方方面面。目前所涉及的領域也不斷地擴充套件,如各類化學學科分支、材料學、食品醫藥及物理學等等領域[3].

  2熱分析技術的分類及影響因素

  熱分析技術根據其測量過程中的物理量,如質量、溫度等,可分為多種種類,熱分析方法經由IC-TA歸納,共可分為9類17種。其中有三種熱分析技術得到了最為廣泛的應用:熱重法***TG***、差熱分析法***DTA***、差示掃描量熱法***DSC***[4].

  2.1熱重法

  熱重法,使用最為廣泛,是在程式控制下,測量質量的變化隨溫度***或時間***的變化的方法[5].熱重法有兩種實驗型別:其一為靜態熱重法,包括等壓和等溫質量變化測定。等壓靜態熱重法是指在程式控溫下,揮發物分壓恆定不變時,測量物質的平衡質量與溫度的關係。等溫法則是恆溫條件下,測量質量與溫度的關係;一般認為等溫法比較準確,但比較費時,目前採用得較少。另一種是非等溫***或動態***熱重法,即在程序升溫下測定物質質量變化與溫度的關係。由於非等溫法最為簡便,因此得到了廣泛應用。

  熱天平是熱重法中測定質量變化最常採用的儀器,其原理[6]

  可分為兩種。其一為變位法,是根據天平梁所產生變化的傾斜度與待測物質所產生的質量變化具有一定對應的比例關係,來進行測量。

  其二為零位法,它是通過測定天平梁的傾斜度,再去調整線圈的電流,通過線圈的轉動從而使天平梁的傾斜得到還原,根據轉動的力與待測物質的質量變化及電流的關係來進行測量。

  熱重儀主要由三部分組成,溫度控制系統、檢測系統和記錄系統。熱重法常稱熱重分析***TGA***,記錄的曲線稱為熱重TG曲線。隨著熱重法的發展,衍生出微商熱重法***DerivativeThermogravime-try***,是TG曲線對溫度***或時間***的一階導數。微商熱重曲線上的各種峰與TG曲線上各重量變化階段相對應。其中峰面積則與物質相應的質量變化之間成一定的比例。如圖1,TG曲線中熱重基線用對應的AB段表示,Ti為相應的起始溫度,也即是相應的初始溫度用B點表示,完全分解溫度Tf表示於對應的C點,Tf~Ti之間的溫度表示為反應的相應分解溫度區間。曲線中Te表示為相應的外推起始溫度,用D點表示。其DTG曲線上對應的峰數與TG曲線的臺階數相對應;其峰面積也與樣品測試過程中的失重量成正比例關係,因此失重量可由此計算出來,也即是DTG能夠用於樣品的精確定量分析。熱分析反應的各個反應階段的特徵溫度,如Ti、Tf等,都可以通過DTG曲線反映出來。DTG曲線還可以用來分析一些DTA曲線不能賴以分析的材料,其次峰的來源也可由兩種曲線的比較確定,即是由重量還是熱量變化引起的。

  2.2差熱分析

  差熱分析則主要是用於測量物質間產生的溫度差與相對應的時間或溫度的對應關係。物質的物理或化學狀態的變化,如熔化、晶型轉變等,常常發生在加熱或冷卻過程達到某一特定溫度時,在這一變化中有吸熱或放熱現象,因此物質焓的改變可以通過溫度差反映出來,即差熱曲線***DTA曲線***。

  差熱分析即是通過溫度差與物質相應的時間或溫度的關係來進行物質的鑑定。

  DTA曲線中溫度差ΔT用縱座標表示,時間或溫度則用相應的橫座標表示,從左到右表示時間或溫度依次增加。向上的峰表示放熱,向下的峰則表示吸熱。從差熱曲線上不僅可以得到峰的個數及變化的次數的資訊,還可得到面積和峰的形狀等其他資訊。吸熱、放熱及熱量值可從圖譜中峰的方向和麵積測得。除了相應的熱效應外,相關的動力學或熱力學資料,如活化能等,也可通過差熱圖譜分析計算得到。每種物質都有其特定的熱性質,在曲線上則表現出相應不同峰的資訊,如位置、個數及其形狀,這種不同的熱性質也就是這種分析方法相應的定性分析依據。由於差熱分析的影響因素較多,因此通過測量峰面積很難進行準確的定量分析。

  2.3差示掃描量熱法

  差示掃描量熱法***DSC***,則是用於測定功率差與相對應的溫度的關係。DSC主要有兩種形式,分別為補償式[7]和熱流式。其記錄到的曲線則相應的被稱為DSC曲線,不僅可以用於測定熱力學資料,還可測定動力學引數,如反應的反應熱、反應速率等。雖然其具有與DTA相同的原理,但其具有比DTA更加優良的效能,測定所得的相應熱量值也比DTA所得的值準確,而且其解析度比DTA更高,其重現性也相應的比DTA更好。

  2.4熱分析技術的影響因素

  影響熱分析結果的因素有很多,基本可以分為兩類:一類是樣品因素,包括樣品用量、樣品粒度、填充密度等。另一類是儀器因素,包括升溫速率、爐內氣氛、坩堝材料等。當然,也有其它方面的影響,如浮力和對流可以引起熱重曲線的基線漂移。

  2.4.1樣品因素實驗過程中,儘可能採用少量[8]的試樣,但須保證儀器的靈敏度。其次,試樣的外觀,如形狀和顆粒,對產物的擴散也有不同程度的影響,對反應速度也產生了一定的改變,從而影響了熱分析曲線的表觀表現形狀。大片狀試樣的分解溫度比顆粒狀的要高,粗顆粒的試樣比細顆粒的分解溫度要高。此外,某些大晶粒試樣在加熱過程產生爆濺現象,致使TG曲線上出現實然失重,這種情況應加以避免。樣品的填充密度對實驗也有一定的影響。通常填裝得越緊密的樣品,其顆粒間的接觸相應也越好,故其產生的熱傳導越好,從而伴隨的溫度滯後現象也越小。通常填裝時要求薄而均勻,若填裝不均勻也影響產物的擴散速度和樣品的傳熱速度,會影響曲線形態。

  2.4.2儀器因素坩堝的材料、大小、重量和幾何形狀對熱分析曲線有不同程度的影響。首先,實驗所用的坩堝應該是惰性的,其對試樣、產物以及實驗所用氣氛,應沒有反應活性,同時更加不能有催化活性。坩堝常用材料有鋁、氧化鋁、石英、不鏽鋼、石墨烯、鉑、玻璃、銅等。所盛試樣量可以從1毫克到幾百克,常用的是5~100mg.其次,樣品盤的加深或帶蓋,給氣體的擴散增加了阻力,最終導致了反應的延遲和反應速率的降低。因此在實驗過程中應儘可能使用少量試樣,並且應選用淺皿狀坩堝,使試樣薄薄地平攤在其中,使實驗過程儘可能避免擴散的影響。實驗中一般不使用加蓋封閉式的坩堝***除了試樣飛濺或出於安全考慮***,因為加蓋可能會改變氣流狀態和氣體組成。

  試樣爐內所用的載氣氣氛對實驗的分析結果也有一定程度的影響,如圖2[9]和圖3[10]中不同物質在不同氣氛中失重量不一樣。每種氣體都有其相應特定的熱導性,不同的熱導性對熱阻影響也不同,從而對物質出峰所相對應的溫度值以及對應的測量的熱焓值也有不同的影響。按照氣氛的性質可概括為:空氣、O2等具有氧化性質的氣氛;H2、CO、CH4等具有還原性質的氣氛;N2、Ar、He等惰性氣氛;Cl2、F2、NH3等腐蝕性氣氛等。熱分析方法中升溫速率[11]對實驗分析過程中的結果也有較大影響,在實驗的過程中爐子和試樣之間形成一定的溫差。這種溫差受到熱焓變化的影響,而熱焓變化不僅由試樣的物理變化引起,還與其化學變化有關,同時溫度梯度也會在試樣內部形成。這個非平衡過程***溫差***會隨升溫速率的升高而加劇,導致溫度滯後現象也隨之越嚴重,分解的初溫Ti及終溫Tf都越高,溫度區間也越寬。正因如此,用於測定的相應的升溫速率都不太高,一般採用5~20K/min.

  3熱分析技術的聯用

  在過去的熱分析工作中,採用單一測試技術難以對不同熱分析裝置所記錄的熱分析曲線進行正確解釋。圖4[12]可很好的說明這一不足。分別採用TG和DTA方法對同一白雲石進行分析,然後按照同一溫度標準將兩條分析曲線繪於一張圖上,可以看出存在兩個矛盾。其一,TG曲線的熱分解為一個階段,DTA曲線則為兩個階段。其二,熱分解不在同一溫度範圍內。這是由於曲線的性質不同及實驗條件不同而導致的。熱分析聯用技術除增加可取得的資訊外,還能提高解析度,使實驗條件標準化,並能提高選擇效能。聯用技術可分為同時聯用技術和串接聯用技術。

  同時聯用技術:

  1***TG-DTG同時聯用***在TG儀器上增加一組微分電路***TG曲線上不易判定失重區間及失重最快的溫度點,通過DTG曲線表明,在510℃附近失去12%的結晶水,而失重最快的點是DTG曲線的頂峰。如圖5[12].

  2***TG-DTA同時聯用***在TG的基礎上增加一個參比物支援器及一對差示熱電偶***通過這兩條曲線,對硫酸銅三步脫水反應的瞭解更加清晰,且每步反應熱效應也可計算出來,可與熱力學計算的結果相比較。如圖6[12].

  3***TG-DSC同時聯用***在兩個支援器中各加一組加熱絲***4***TG-DTG-DTA同時聯用串接聯用技術:對一個試樣同時採用兩種或多種分析技術,第二種分析儀聯接裝置與第一種分析儀相串接。如:TG-DTG-DTA-GC、DTA-TG-TD、DTA-ETA、DTA-EC及TG-SPME/GC-MS[13]等。

  4熱分析技術在無機材料中的應用

  物質變化過程中的許多有用的資訊都可以通過熱分析技術進行研究得到,這些變化包括物理性質和化學變化。因此該技術已被各個學科領域所廣泛應用,如:無機化學等各個化學學科和地質學等等。其中在無機化學領域的應用主要包括:研究催化劑,熱穩定性、分解反應和脫水反應;研究配合物和金屬有機化合物,測定相圖,測定純度,研究磁性變化***居里點***,研究與氣體介質的關係,研究熱分解過程和機理,研究反應動力學等。本文主要介紹熱分析技術在催化、研究熱分解過程和機理及研究配位化合物結構等三個方面的主要應用。

  4.1在催化方面的應用

  催化劑的前體一般沒有催化活性,需要經焙燒、氧化、還原等處理,才會具有催化活性。這些過程通過熱分析技術測試所得的分析曲線可以得到所需的原位模擬,其所需條件也可以得到確定。劉金香[14]通過熱分析確定了選擇肼分解催化劑的焙燒溫度,催化劑以Al2O3為載體,浸漬後的組成為H2IrCl6/Al2O3.在氮氣下焙燒使負載H2IrCl6分解為IrCl3.如圖7,DTG曲線上出現兩個相應的峰,均對應著TG曲線上的相應的失重階段。第一個相應的峰為物理吸附水的失去,在150℃之前,第二個峰對應為H2IrCl6的分解,溫度在240℃~400℃之間,因此可推斷其最合適的焙燒溫度為400℃。

  郝燕等[15]採用碳吸附水熱法,通過以粗氧化鋅為原料,製備了ZnO粉體前驅體,並通過熱分析法確定了其最佳焙燒溫度,如圖8所示,實驗體系過程記憶體在著4個失重階段。在200℃之前失重率約為3%,此階段主要為催化劑脫去表面殘留的吸附水和乙醇;在200℃~350℃區間對應一個小的放熱峰,主要為製備過程殘留有機物的燃燒反應,失重率約為5%;DTA曲線上最大的放熱峰在350℃~650℃區間,此時失重率約為64%,歸因於前驅體中碳黑的燃燒反應及氫氧化鋅分解為氧化鋅和水,這也是氧化鋅晶體的形成過程,同時證明在此溫度區間下焙燒,碳黑可以有效地阻止氧化鋅的燒結;650℃後質量不再隨溫度變化,是ZnO晶型逐漸生長的過程。

  4.2研究熱分解過程和機理中的應用

  劉曉霞等[16]根據熱分析曲線可以確定某物質結構的熱穩定性,如圖9中DTG曲線所示。從室溫到85℃表示失去相應的物理吸附水,對應著一相對比較弱的吸熱峰。從85℃~512℃,分3個階段失去結晶水,可能因為這些結晶水與H6P2W18O62的結合力不同,因此吸熱不同。失重量相當於20個結晶水的量。從85℃~141℃,失重2.92%,約每molH6P2W18O62相當於8molH2O,對應的DTA曲線有一強吸熱峰;從141℃~282℃,失重3.03%,約每molH6P2W18O62相當於8molH2O,對應DTA曲線有一弱吸熱峰;從282℃~512℃,失重1.56%,約每molH6P2W18O62相當於4molH21,該過程為一緩慢失重過程,且有一很弱的吸熱峰;512℃之後,TG和DTG曲線均表明此過程化合物沒有失重,但由DTA曲線可知在608℃和688℃有弱放熱峰,可能是由於H6P2W18O62主體結構分解,發生固固相轉化。可見其穩定性很好,在高達600℃的溫度下還保持完整。這與文獻[17]報道相符。RayLFrost等[18]12***HPO4******SO4***·4H2O的熱穩定性及分解機理。如圖10所示:熱分析表明磷石膏在100℃~150℃失去其表面的物理吸附水,在150℃~215℃,失去2個結晶水,在215℃~226℃又失去2個結晶水,之後該物質的結構發生改變,再結合其他表徵手段,可以得出在685℃~880℃,DTG曲線上出現一個放熱峰,是由於失去水的磷石膏發生若干分解反應。

  宋國強等[19]採用熱分析研究了金屬有機骨架MOF***Fe***的熱穩定性。如圖11所示,MOF***Fe***在室溫至850℃範圍內出現三次失重:從室溫至302℃,MOF***Fe***失重7.5%,結合FT-IR可知,該階段的失重可歸結為MOF***Fe***中的物理吸附水和配位水的脫附。從302℃開始,MOF***Fe***的骨架開始分解,晶格結構開始坍塌,失重量急劇增加,至382℃時,MOF***Fe***骨架徹底坍塌。分析整個失重過程可知,所制MOF***Fe***在300℃以下有很好的熱穩定性。張成軍[20]採用熱分析研究了HPAs/MIL-101的熱穩定性,如圖12.在250℃~410℃溫度範圍內,MIL-101有較大的重量損失,有兩次失重,第一階段為結晶水和配位水的失去,第二階段主要為所用配體的分解和骨架的坍塌。但是在250℃之前和410℃之後其重量變化不大。30wt%HPAs/MIL-101在30℃~100℃之間有部分吸附水脫附,有重量損失,250℃~410℃為結晶水、配位水及活性組分HPAs分解脫出,370℃~440℃為配體的分解和骨架的坍塌。通過對比可知:30wt%HPAs/MIL-101熱解失重率明顯小於MIL-101熱解失重率,且失重速率明顯減慢。可見,HPAs與MIL-101相互作用可以提高催化劑的穩定性。楊水金等[21]通過熱分析法研究了CaCl2與WO3固相反應過程。WO3和CaCl2反應的TG和DTA曲線如圖13和14所示。由TG曲線看出,從543℃開始急劇失重,在756℃以後質量基本恆定,失重率為42.0%.差熱分析結果表明各反應過程均為吸熱反應。在DTA曲線上於540℃***弱***和605℃***較強***處有兩個較寬的吸熱峰,前者相應於WO3的離子化和離子擴散過程,後者相應於WO2Cl2的昇華過程,在763℃處有一銳而強的吸熱峰,對應於過量CaCl2的熔化過程。CaCl2的熔化位於WO2Cl2生成反應結束後,可見該反應純屬固相反應。靳廣洲等[22]採用熱分析研究了MoO3在H2氣氛中的還原碳化過程。如圖15所示,MoO3於H2氣氛中的TG曲線分2段。第1段的失重起點為508℃,終點為587℃,失重10.9%,接近於MoO3還原成MoO2的理論失重率11.1%,且對應的DTA曲線出現強放熱峰,據此推斷該段反應為MoO3還原為MoO2的過程。在此過程中形成的MoO2,可穩定存在於587℃~614℃的溫度範圍內而不與H2反應。第2階段在614℃~670℃範圍失重,670℃後恆重,表示此階段有穩定物產生,失重率32.6%,接近理論值33.3%MoO3***MoO3→MoO2→Mo***,並在DTA曲線相應的對應著緩慢吸熱峰,因此此階段應為MoO2被還原成Mo.通過上述分析可知,MoO3在H2氣氛中程序升溫還原的反應歷程為MoO3→MoO2→Mo,還原終溫為670℃。

  李芸玲等[23]通過熱分析研究了水熱法制備的前驅體Co3O4的穩定性。如圖16所示。前驅體在室溫~600℃溫度範圍內可分為3個質量損失階段,並且有3個特別的明顯的吸熱峰出現。第一失重過程出現在室溫到200℃,在140℃左右出現第一個吸熱峰,這一失重是由吸附水和結晶水的失去引起的,其失重率為13%,與文獻報道相一致;第二階段為200℃~350℃,這一階段失重率為5%,並在320℃左右出現了第二吸熱峰,這一失重是由反應中所加表面活性劑SOA的分解所引起的;第三階段的質量損失出現在350℃~420℃,並在400℃左右出現了第三個吸熱峰,在這一階段質量損失速率較快,失重率為23%,這一階段的質量損失及吸熱應為前驅體分解生成Co3O4所產生的;在420℃以後曲線趨於平穩,表明熱分解所形成的是Co3O4.

  4.3研究配位化合物結構KharadiGJ[24]採用熱分析技術研究配合物的熱穩定性和分解機理來獲得有關配合物結構的資訊。如圖17所示,Cu***II***-1[Cu***A1******Ph******OH******H2O***]·3H2O在室溫至950℃範圍內出現三次失重:從40℃至190℃,是失水的過程;從DTG曲線可知在該溫度範圍內185℃時失水速率最大,此過程中3mol結晶水和1mol配位水分子,還有-OH失去。第二階段失重大約從315℃~335℃,從DTG曲線可知,在325℃失重速率最大,此過程中苯環被分解。從500℃~750℃,失去另一種配體,最後分解產物為CuO.

  5展望

  熱分析方法是儀器分析方法之一,它不僅在無機領域有很重要的用途,而且它有力地推動了無機化學、分析化學、有機化學、高分子聚合物、石油化工、人工合成材料科學的發展,同時在冶金、地質、礦物、油漆、塗料、陶瓷、建築材料、防火材料等方面的應用也十分廣泛,尤其近年來在合成纖維、食品加工方面具有很大的應用前景。但是這種方法也有一定的侷限性,如使用單一的技術得不到準確的測試結果,需要幾種技術結合,或者與其他分析手段***光譜、質譜、色譜等***聯用才可獲得有價值的資訊。因此與熱分析的聯用技術具有很大的開發潛力,如何將熱分析與其它技術進行聯用,更好的確定更多有價值的資訊仍是一個熱點問題。

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