Termická analýza. Pavel Štarha. Zdeněk Marušák. Katedra anorganické chemie Přírodovědecká fakulta Univerzita Palackého v Olomouci

Transkript

1 Termická analýza Pavel Štarha Zdeněk Marušák Katedra anorganické chemie Přírodovědecká fakulta Univerzita Palackého v Olomouci Katedra fyzikální chemie Přírodovědecká fakulta Univerzita Palackého v Olomouci

2 02/34 1. část: Rozdělení metod termické analýzy Princip a využití základních metod termické analýzy Termická analýza ve spojení s jinými metodami studia látek 2. část: Termická analýza koordinační sloučeniny Termická analýza nanomateriály

3 03/34 Termická analýza koordinační sloučeniny jedna ze základních metod studia koordinačních sloučenin využívají se všechny metody TA (podle aplikace studované látky), nejčastěji: termogravimetrie (TG) diferenční termická analýza (DTA) diferenční skenovací kalorimetrie (DSC) simultánní termická analýza (STA) TG/DSC TG/DTA + EGA (FTIR, MS) FTIR, XRD atd. - analýza pevných produktů termického rozkladu

4 04/34 studuje se: Termická analýza koordinační sloučeniny termická stabilita komplexů (např. teplota tání, teplota rozkladu) a meziproduktů jejich termického rozkladu určení dílčích hmotnostních úbytků a celkového hmotnostního úbytku termického rozkladu, poskytující informace o: obsahu solvátomolekul (krystalově vázaných molekul vody nebo jiných rozpouštědel) určení procentového obsahu anorganických částí studovaných molekul nepřímé určení molekulové hmotnosti

5 Termická analýza koordinačních sloučenin na Web of Science 05/34

6 06/ Termický analyzátor Exstar 6200 TG/DTA (Seiko Instruments Inc.) Simultánní měření TG a DTA Vzorky pevného a kapalného skupenství do 200 mg (citlivost 0.2 µg) Od laboratorní teploty do 1 C ( C/min) Průtok plynu (vzduch, dusík atd.) 0 0 ml/min

7 07/ Differenční skenovací kalorimetr Thermosystem DSC12E (Mettler Toledo) Vzorky pevného a kapalného skupenství Teplota C ( C/min) Průtok plynu (vzduch, dusík atd.) 0 0 ml/min

8 Simultánní TG/DTA analýza komplexu [Pt(ox)(L)2] 4H2O při lineárně rostoucí teplotě (RT 750 C; 2,5 C/min) v oxidační atmosféře technického vzduchu ( ml/min) 08/34

9 09/34 Simultánní TG/DTA analýza komplexu [Pt(ox)(L)2] 4H2O při lineárně rostoucí teplotě v oxidační atmosféře technického vzduchu [Pt(ox) (L)2] 4H2O -4H2O [Pt(ox)(L)2] % 93,2% (vyp. 93.3%) oxidace PtO 18,7% (vyp. 19,6%)

10 10/34 Simultánní TG/DTA analýza komplexu [Pd2(µ-L)4] ndmf při lineárně rostoucí teplotě v oxidační atmosféře technického vzduchu [Pd2(µ-L)4] 4DMF [Pd2(µ- L)4] 2DMF % -2DMF (vyp. Δm = 9,4%) [Pd2(µ-L)4] 90,3% (vyp. 90,6%) oxidace (vyp. Δm = 74,9%) 2PdO 15,1% (vyp. 15,7%)

11 11/34 Simultánní TG/DTA analýza komplexu [AuCl3(L)] při lineárně rostoucí teplotě v oxidační atmosféře technického vzduchu a studium finálního produktu (SEM, TEM, ED) [Au(L)(PPh3)] % Au 72,9% (vyp. 71,8%)

12 12/ Termický analyzátor STA 449 C Jupiter (Netzsch) Hmotnostní spektrometr QMS 403 Aëolos (Netzsch) Simultánní měření TG a DTA Vzorky do 5000 mg (citlivost 0.1 µg, 1 µw) Od RT do 1650 C ( C/min) Průtok plynu ml/min Hmotnostní rozsah: amu Ionizace: elektronem ( ev) Detektor: Faraday a SEV (channeltron) Spojovací kapilára: 75 µm Vyhřívání: RT 300 C

13 13/34 1. Charakterizace a kontrola prekurzoru Voda (vlhkost, krystalová voda) Transformace (teplota, jedno/vícekroková transformace) Analýza odchozích plynů Pentahydrát síranu železitého Dehydratace berlínské modři

14 14/ C 516 C Fe2(SO4)3 5H2O 4,51µg Stlačený vzduch 5 C/min

15 15/ Fe2(SO4)3 5H2O 4,51µg Stlačený vzduch 5 C/min Ion Current *10-9 /A Voda H2O Kyslík O2 Oxid siřičitý SO

16 16/ Fe4[Fe(CN)6]3 Mikrokrystalický prekurzor 0.94µg Technický vzduch 5 C/min Experimentálně: 20,80% 9,93 H2O Experimentálně: 27,92% Teoreticky: 27,66%

17 17/34 90 Fe4[Fe(CN)6]3 Po dehydrataci 200 C, 1 hod 0.74 µg Experimentálně: 14,19% 6,77 H2O Experimentálně: 30,31% Teoreticky: 29,63%

18 18/ Fe4[Fe(CN)6]3 Před dehydratací Po dehydrataci

19 19/34 2. Charakterizace nanomateriálu Složení materiálu (hmotnost po vyžíhání) Uhlíkaté sorbenty složení materiálu Maghemit určení velikosti částic podle transformace na hematit Maghemit OH skupiny na povrchu katalyzátoru

20 20/34 Uhlíkatý sorbent 11,29 µg, 10 C/min, stlačený vzduch Adsorbované nanočástice

21 21/

22 22/34 Maghemit 5 C/min, argon cca 5 µg 368 C 479 C

23 23/ maghemit 40 µg, 5 C/min, argon suchý bez kontaktu s vodou

24 24/ maghemit 40 µg, 5 C/min, argon mokrý kontakt s vodou

25 25/ maghemit 40 µg, 5 C/min, argon mokrý stárnutý v prostředí vzdušné vlhkosti

26 26/34 3. Reakční mechanismy Příprava vzorků (zahřátí vzorku na danou teplotu a prudké zchlazení) Berlínská modř reakční mechanismus Granát ukázka přípravy

27 27/ Fe4[Fe(CN)6]3 10 µg, 10 C/min, argon

28 28/34 90 Fe4[Fe(CN)6]3 10 µg, 10 C/min, argon

29 29/34 90 Fe4[Fe(CN)6]3 10 µg, 10 C/min, argon

30 30/34 90 Fe4[Fe(CN)6]3 10 µg, 10 C/min, argon

31 31/34 90 Fe4[Fe(CN)6]3 10 µg, 10 C/min, argon

32 32/ granát 10 µg, 10 C/min, argon//n2/h2//argon Temp. / C Time /min

33 33/ granát 10 µg, 10 C/min, argon//n2/h2//argon

34 Děkujeme za pozornost Klepnutím lze upravit styl předlohy podnadpisů. 34/34