一種定量測定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO₂的方法

專利名稱：一種定量測定熱分析-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)域中一個重要分支學(xué)科，被廣泛地應(yīng)用到各種材料的研究和開發(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、方便檢測材料在受熱過程中的質(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，在一個過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，信號彼此重疊，給僅靠熱分析曲線解讀實驗結(jié)果和判斷逸出氣體產(chǎn)物組成帶來了困難，不利于反應(yīng)機理的研究。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)等同時檢測才能深入全面研究材料的熱行為。其中，因為質(zhì)譜分析法具有直接鑒定熱反應(yīng)過程中逸出氣體產(chǎn)物的優(yōu)勢，將質(zhì)譜儀(主要指四級質(zhì)譜儀)與熱分析儀耦合聯(lián)用恰好能夠彌補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、無機材料以及復(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，其對逸出氣體組分的檢測還只能是定性的，不能直接進行定量的表征。也就是說，材料受熱分解的氣體產(chǎn)物進入質(zhì)譜系統(tǒng)后，我們只能通過質(zhì)譜信號檢測到何種氣體產(chǎn)物在什么溫度范圍放出，但無法檢測材料在受熱過程中逸出氣體產(chǎn)物的質(zhì)量有多少。因此，如何對熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中的質(zhì)譜信號進行定量成為當前熱分析技術(shù)研究的熱點和難點之一。目前文獻中關(guān)于熱分析-質(zhì)譜信號的定量研究有一些相關(guān)報導(dǎo)。瑞士科學(xué)家Maciejewski和Baiker較早開展了這方面的工作。Maciejewski等通過兩種方法引入一定質(zhì)量的氣體信號第一種方法是標準固體熱分解法，這種方法是首先選擇一種能夠通過熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中釋放出待測氣體的固體物質(zhì)作為標準物質(zhì)，然后多次測量不同質(zhì)量的標準固體在熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中的質(zhì)譜信號峰面積大小，建立質(zhì)譜信號峰面積與逸出氣體質(zhì)量的校正曲線，通過對比這一校正曲線和待測樣品逸出氣體的質(zhì)譜信號峰面積來確定待測樣品的逸出氣體質(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)在短時間內(nèi)將固定體積的氣體注入載氣流中，通過比較質(zhì)譜信號的峰面積和注入氣體的質(zhì)量關(guān)系來確定逸出氣體的質(zhì)量。對于標準固體熱分解法，要求測試過程分為兩步，首先需要對不同質(zhì)量的標準固體逸出氣體質(zhì)量和質(zhì)譜信號積分面積的依賴關(guān)系進行標定，得到校正曲線，這需要多次實驗才能完成，工作量很大；隨后根據(jù)校正工作曲線才能對待測樣品的逸出氣體進行定量分析；這樣，因校正曲線和樣品測定不在同一次實驗中完成，這就不可避免的帶來了系統(tǒng)誤差，限制了定量準確度的提高；因此，這些因素都會給最后的定量結(jié)果帶來誤差。而校正氣體注入法可以在樣品熱分解過程中隨時注入固定體積的氣體，具有比較靈活的優(yōu)點；但是，校正氣體注入法在實驗過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，這都給實驗中的樣品測試帶來了局限性。上述因素都會影響材料的定量分析研究。為了全面了解材料的熱分解機理和反應(yīng)過程，材料研究領(lǐng)域需要對熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中多種逸出氣體的質(zhì)量實現(xiàn)快速、準確的定量表征，這些需求對研究更先進的逸出氣體定量測定方法提出了迫切要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(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、準確的定量測定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO2的方法。為實現(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)將標定物和待測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行熱分析-質(zhì)譜測定；c)分析質(zhì)譜圖中分別對應(yīng)的標定物和待測樣品的逸出氣體CO2的質(zhì)譜峰面積
^(CO2,標定物)和,待測樣品);d)根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種定量測定熱分析-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)將標定物和待測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行熱分析-質(zhì)譜測定； c)分析質(zhì)譜圖中分別對應(yīng)的標定物和待測樣品的逸出氣體CO2的質(zhì)譜峰面積A(CO2,標定物)和A(CO2,,待測樣品); d)根據(jù)公式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定量測定熱分析-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定物為優(yōu)級純或分析純試劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定量測定熱分析-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)明公開了一種定量測定熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體CO2的方法，包括將標定物和待測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行熱分析-質(zhì)譜測定；分析質(zhì)譜圖中分別對應(yīng)的標定物和待測樣品的逸出氣體CO2的質(zhì)譜峰面積；根據(jù)公式計算出待測樣品的逸出氣體CO2的質(zhì)量。本發(fā)明的定量測定方法既解決了標準固體熱分解法實驗過程長，系統(tǒng)誤差大等問題，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；具有成本低，快速準確的優(yōu)點，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無法快速、準確定量測定的難題，降低了熱分析-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)中逸出氣體的質(zhì)量對材料定量表征結(jié)果的誤差影響。
文檔編號G01N25/00GK102830130SQ20111016298
公開日2012年12月19日 申請日期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 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所