JC∕T 2019-2010 陶瓷材料的热分析-质谱同时联用测定方法.pdf

I C S8 10 6 0 3 0Q3 2备案号：3 0 0 3 6 2 0 1】C中华人民共和国建材行业标准J C T2 0 1 9 2 0 1 0陶瓷材料的热分析质谱同时联用测定方法T h e r m a la n a l y s i s M a s ss p e c t r o m e t r yc o u p l i n gm e t h o df o rc e r a m i c s2 0 1 0 11 2 2 发布2 0 1 1 0 3 0 1 实施中华人民共和国工业和信息化部发布目U吾本标准按照G B T1 1 2 0 0 9 给出的规则起草。本标准由中国建筑材料联合会提出。本标准由全国工业陶瓷标准化技术委员会( S A c T c1 9 4 ) 归口。本标准起草单位：中国科学院上海硅酸盐研究所。本标准起草人：于惠梅、齐玲均、陆昌伟、章宗德、陆燕静、奚同庚、徐梁、张红。本标准为首次制定。w w w . b z f x w . c o m陶瓷材料的热分析一质谱同时联用测定方法1 范围本标准规定了采用热重一质谱、差热分析差示扫描量热分析一质谱、热重一差热分析差示扫描量热分析一质谱同时联用装置进行陶瓷材料在程序控温和一定气氛下的质量变化、热焓变化及其逸出气体成分测定的一般方法。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注I ? t 期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本( 包括所有的修改单) 适用于本文件。G B T6 2 9 7 陶瓷原料差热分析方法G B T6 0 4 1 质谱分析方法通则J Y T0 1 4 热分析方法通则3 术语和定义31热重法t h e r m o g r a v i m e t r y ，T G是在程序控温和一定气氛下，测量试样的质量和温度或时间关系的技术。32差热分析d i f f e r e n t i a lt h e r m a la n a l y s i s ，D T A是在程序控温和一定气氛下，测量试样和参比物温度差与温度或时间关系的技术。33差示扫描量热法d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ，D S C是在程序控温和一定气氛下，测量输出试样和参比物的热流速率或加热功率( 差) 与温度或时间关系的技术。34质谱法m a s ss p e c t r o m e t r y ，M S是待测试样用一定能量的电子、离子或激光束激发而产生离子，然后引出离子经过聚焦、加速和分离，再用检测设备对离子束流进行接收检测并对质谱数据进行处理。4 仪器设备41 设备示意图设备T G M S ，D T A D S C M S ，T G D I A D S CM S 同时联用装置示意图，如图1 所示。图1 联用装置由热分析仪、质谱仪以及连接系统三部分组成。其中热分析仪包括热重仪、差热分析仪和差示扫描量热仪，主要由测量部分( 炉体、传感器等) 、电子控制部分( 温度控制系统和信号采集等) 、气氛控制系统( 流量计等) 、软件系统等组成。质谱仪通常由进样器、离子源、分析器、真空系统及数据系统等构成。连接系统通常由输送管道、连接接口等组成，为使从热分析仪出来的逸出气体不会在输送过程中冷凝，输送管道及接口要保持加热到2 0 0 3 0 0 。C ，如选用石英玻璃毛细管或不锈钢毛细管等接口。4 2 热分析质谱同时联用测定用的载气可选用气体纯度H e ( 9 9 9 9 ) ，N 。( 9 99 9 ) ，A r ( 9 9 9 9 ) ，压缩空气等。w w w . b z f x w . c o m5 样品和标准物质f ；1i。咂巫垂圣卜；一 ：i 丑一。j图1热分析一质谱同时联用装置示意图5 1 样品样品应均匀和具有代表性，要求与样品盘确良好的接触。取样前应使样品均匀，并使样品的形状和大小适应试样容器的要求。试样用量应在仪器的称量范围之内，取样量通常为lm g 5 0m g ，可根据实际情况灵活调整。5 1 1 固体样品样品的形状和大小应适应试样容器的要求，形状以薄片为佳。5 1 2 粉末样品取样前应使样品均匀，粉末样品应尽量平铺在试样容器底部。5 13 液体样品应在搅拌均匀后直接取样，并按仪器要求把试样置于试样容器中。52 标准物质选择的标准物质应在化学上足够稳定和惰性，在储存过程中没有变化，升温时不与坩埚材料反应，材料易得，所取的特征转变温度足够明显、分立和重复等。521D T A D S C 标准物质D T A D S C 仪温度和热焓校核用的标准物质见附录A 表A 1 。522T G 标准物质T G 仪温度校核采用居里点温度或特征分解温度的标准物质见附录B 表B 1 和附录c 表C 1 。523 热分析一质谱同时联用功能校验用的试剂用于热分析一质谱同时联用功能校验用的试剂选用C a C 。O 。H z O 或其他相应的合适试剂。6 仪器校验61D T A 、D S C 和T G 的温度、D S C 热焓、T G 称量校正611D T A 、D S C 的温度校正采用已知转变温度的标准物质( 附录A 表A 1 ) 对仪器温度指示值进行标定，根据不同仪器的测量温度范围选择两点或多点温度校正法，应做到工作温度在已标定的温度区间内。以1 0 。C m i n 升温速率、氮气、气流量为( 1 0 1 0 0 ) m L m i n 的条件，用D T A D S C 测定标准样品的熔融温度( 测定时应从室温升温至熔融温度以上约5 0o c ) ，记录扫描曲线，生成D T A D S C 温度校正文件。6 12D S C 热焓校正测定已知熔融温度和熔融热焓标准物质的D S C 曲线，以1 0 。C r a i n 升温速率、氮气、气流量为( 1 0 1 0 0 ) m L m i n 的条件，用D S C 测定标准样品的熔融热焓( 测定时应从室温升温至熔融温度以上约5 04 C ) ，记录扫描曲线，生成D S C 热络校正文件。2w w w . b z f x w . c o m61 3T G 的温度校正对于单独热重仪器采用标准物质的特征温度( 附录B 表B 1 ) 或居里点温度( 附录c 表C 1 ) 进行校正。校正时要严格控制试样用量、装填方式、升温速率、气体流量等实验条件与样品测试的条件一致。将仪器测得标样的特征分解温度或居里点温度与其标准值进行比较和校正。通常采用两点或多点温度校正法，应做到工作温度在已标定的温度区间内。对于T G D T A D S C 联用仪器采用上述D T A D S C温度校正方法即可，不需单独作T G 温度校正。61 4T G 称量校正通常用标准砝码进行天平校正，校正步骤参考不同仪器配套的商业说明书。6 2 测量精度和准确度检定621D T A 、D S C 测量精度和准确度检定按仪器操作规程开机，称取大约1 0m g 标准金属A 1 ( 9 9 9 9 9 ) 置于氧化铝坩埚内，放到T G D T A D S C 试样支架上，再将一个空的氧化铝坩埚放到参比支架上。通人A r ，流量为( 1 0 1 0 0 )m L m i n ，以1 0 。C r a i n 的升温速率从室温加热到8 0 04 C ，按仪器操作规程在计算机上设定程序，选择上述D T A D S C 温度校正文件和D S C 热焓校正文件，记录扫描曲线，分析实验结果，获得金属A 1 的熔融温度和熔融热焓值。重复上述实验3 次5 次，由各次所得的熔融温度和熔融热焓值计算温度精度和准确度、热焓精度和准确度。622T G 温度精度和准确度检定按仪器操作规程开机，称取大约1 0m g 标准物质( 附录B 表B 1 和附录c 表C 1 ) 放入样品容器中，升温速率为1 0 。C m i n ，通人A r ，流量为( 1 0 i 0 0 ) m L m i n ，按设定的温度范围进行程序升温，记录T G升温曲线，分析实验结果，计算各次所得的居里点温度或特征分解温度。重复上述实验3 次5 次，由各次所得的居里点温度值或特征分解温度值计算温度精度和准确度。6 2 3T G 称量精度和准确度检定按仪器操作规程开机，称取大约1 0m g 分析纯C u S O 。5 H 。0 放入样品容器中，升温速率为l o C m i n ，通人A r 。流量为( 1 0 1 0 0 ) m L m i n ，按设定的温度范围进行程序升温，T G 曲线出现三次质量损失台阶，得到C u S O 。5H ：O 分解脱水总的质量损失率T G 测得值。重复上述实验3 次5 次，由各次所得的T G 测得值与理论计算的质量损失率相比较，计算T G 称量精度和准确度。63 热分析一质谱同时联用性能校验热分析一质谱同时联用测定性能技术要求：如选用C a C ：O 。H ：O 作为校验试剂，称取大约1 0m gC a C ：O 。H 。O 于T G D T A D s c 坩埚内，放到T G D T A D s c 样品支架上。通人A r ，以1 0 r a i n 的升温速率从室温升到10 0 0 ，采用M I D ( 多重离子检测) 模式设定质荷比为m z 一1 8 ；m z = 2 8 ；m z 一4 4 ，同时记录T G D T A D S C M S 曲线。实验结果T G 曲线上出现三个质量损失台阶；D T A D s c 曲线上出现三个相对应的吸热峰；M S 曲线应检出三个相对应的正离子质谱峰：H z O + ( m z 一1 8 ) ，C O +( m z = 2 8 ) ，C O 。+ ( m z 一4 4 ) ，图谱见附录D 图n1 。64 检定周期仪器在正常工作期间，检定周期定为两年。7 操作步骤热分析一质谱同时联用测定方法操作步骤如下：a ) 开机前准备检查：气路、电源。b ) 按照仪器操作规程9 F J L 。c ) 称量样品：将若干毫克待测样品置于T G D T A 或T G D S C 坩埚内称重并记录读数。d ) 通人载气：载气流量视需要而定，一般流量为( 1 0 i 0 0 ) m I 。m i n 。w w w . b z f x w . c o mJ C T2 0 1 9 2 0 1 0e ) 根据测试要求在计算机上设定测量温度范围、升( 降) 温速率、气体流量和温度程控方式等实验条件，具体设定方法参考不同仪器的商业说明书。f ) 在计算机上设定好程序后开始实验，记录T G 。D T A D S C ，M S 扫描曲线，分析实验结果。8 实验报告实验报告的内容如下：a ) 标明样品名称和来源。b ) 标明所用仪器及型号。c ) 列出所要求的检测项目。d ) 列出检测条件：样品质量，温度范围，升温速率，载气种类、流量等。e ) y 4 出测试结果：T G 用质量变化( ) 表示；D T A D S C 用吸热或放热峰的峰顶温度( P e a k ) ( ) 或外延起始温度( O n s e t ) ( ) 表示，D S C 峰面积可用计算机配套软件计算出热焙变化值H ( J g ) ，M S 结果用质荷比( m z ) 表示。g ) 实验人员、实验时间。w w w . b z f x w . c o m附录A( 规范性附录)D T A D S C 仪温度及热焓校正核用的标准物质表A1J C T2 0 1 9 2 0 1 0N o标准物质纯度( )熔融温度了、( )熔融热焓H ( J g )1C 。H ：c 6 H 。9 96 9 21 2 0 42C 6H 。C ( ) ( ) H9 99 [phone]K N ( 9 99 91 2 8o一3 0 5 04I n9 9 9 91 5 6 62 8 65S n9 9 9 92 3 1 96 0 56B j9 9 9 9 92 7 1 45 3 37K C I O 。9 9 [phone]Z n9 9 9 9 94 1 9 61 0 7 59A 9 2 S ( 9 9 9 9 94 2 6 45 1 71 0C s C l9 9 9 9 94 7 6 01 7 21 1A 19 9 9 9 96 6 0 33 9 7 01 2K 2 C r ( ) d9 9 56 6 83 8 91 3B a C O a9 9 9 88 0 83 891 4A g9 9 9 9 +9 6 1 8一1 0 7 01 5A u9 99 9 910 6 4 26 371 6N i9 9 9 914 5 52 9 9 8w w w . b z f x w . c o mJ C T2 0 1 9 2 0 1 0附录B( 规范性附录)T G 仪温度校核用的标准物质表B1化合物特征分解温度f 化合物特征分解温度N H A I ( S O ) 2 1 2H 2 05 0( C H O H C O O H ) z1 8 0B a ( O H ) 2 8H z O5 0蔗糖2 0 5H 2c 2 q 2H 2 05 0C u S ( X 5H = O2 3 5Z n ( C H 3 C O O ) , 2H 2 05 0Z n S ( ) 。7H 2 02 5 0K A I ( S O ) 2 2H 2 05 0N a H a H 4 0 6 H o O2 4 0C u S ( ) 5H 2 05 2K H C H 4 0 62 6 0C d ( C H ，C O O ) 。2H 2 06 0K H C 6H J ( C O O ) 22 4 5M g ( C H 3c ( ) ( ) ) 2 4H 2 06 0C d ( C H a C O ( ) ) 2 H 2 02 5 0C u S 0 4 5H 2 08 6M g ( C H a C O O ) z 4H2 03 2 0K 。岛( 2 H 2 08 0K H C 。H 。( C O O ) 23 7 0K o C 2 0 H 2 ( )9 0B a ( C H ，C ( ) ( ) ) 24 4 5H a B 0 31 0 0N a H a H 4 0 6 H z O5 4 5H 2c 2 ( ) _1 1 8K H C 6H ( C O O ) 25 6 5C u ( C H 3 C O o ) 2 H 2 01 2 0C u ( C H 3 C O ( ) ) 2 H 2 010 5 5N H H 2 P O 1 8 5C u S ( ) 。5H 2 010 5 56w w w . b z f x w . c o m附录c( 规范性附录)八种铁磁性材料的居里点温度表C1J C T2 0 1 9 2 0 1 0序号磁性材料文献值1M o n e l6 52镍铝合金1 6 33镍3 5 44M u r n e t a l3 9 35N i c o s e a lD e e pD l - a w4 3 86派克合金5 9 67铁7 8 08H i s a tl0 0 07w w w . b z f x w . c o mJ C T2 0 1 9 2 0 1 0事量簟l笔0T G ( )附录D( 资料性附录)草酸钙的热分析一质谱图谱D S C ( m W I m g )1 0 02 0 03 枷5 0 06 0 07 0 08 0 09 0 0T e m p e r a t u r e ( 屯图D1T G 出现三个质量台阶；D S C 出现三个相对应的吸热峰；M S 检出H 2 0 + ( m z - - 1 8 ) ，C O + ( m z - - 2 8 ) ，C 0 2 + ( m z 一4 4 ) 三个正离子质谱峰。咖咖呦啪蚰蚰柏卯巧卯盯巧鲫巧坫m ，o