热分析/红外光谱联用的数据分析方法 第4部分 仪器分析软件中热重部分的数据处理与作图

在《热分析/红外光谱联用的数据分析方法第2部分 实验条件设定》和《热分析/红外光谱联用的数据分析方法第3部分 实验条件的设定应用实例》和中介绍了与热分析/红外光谱联用实验相关的内容，本部分将介绍实验结束后的数据处理过程。由于本部分内容较多，为了叙述和阅读的方便，本部分将以实验室在用的美国Perkin Elmer公司的热重/红外光谱/气相色谱质谱联用仪为例简要介绍热分析/红外光谱联用中与热重部分的数据处理与作图相关的内容，在下一部分内容中将介绍与红外光谱部分相关的数据处理与作图的内容。

说明：在热分析/质谱联用的数据分析系列内容第4部分《热分析/质谱联用的数据分析方法 第4部分 仪器分析软件中热重部分的数据处理与作图》中详细介绍了热重部分的数据处理与作图，热分析/红外光谱联用的数据分析中的热重部分的数据处理与作图与此大同小异。为了便于阅读并保持内容的完整性，因此本部分内容与《热分析/质谱联用的数据分析方法 第4部分 仪器分析软件中热重部分的数据处理与作图》基本相同，仅增加了与红外光谱相关的部分内容。

1. 实验样品信息

样品：一水合草酸钙（白色粉末）；

实验气氛：高纯He，流速100mL/min；

坩埚：敞口氧化铝坩埚；

温度范围：室温-900℃；

加热速率：20℃/min

仪器：美国PerkinElmer 热重（型号Pyris 1）/红外光谱（型号Frontier）/气相色谱（型号Clarus680）/质谱（型号Clarus SQ8T）联用仪；

传输管线温度：热重仪至红外光谱仪温度、红外光谱仪气体池温度均为280℃，由TL-9000联用装置控制传输管线以及红外光谱仪气体池的温度（图1）。

图1

红外光谱仪工作条件：DTGS检测器，波数分辨率8cm ^-1 ，光谱叠加次数为4。

2. 热重曲线分析

打开需分析的热重曲线的原始文件，打开后界面如图2所示。点击Display菜单中的weight%选项，将纵坐标由绝对质量换算为以百分比表示的相对质量（图3）。点击Temperature/time图标（图4），将横坐标由时间转换为温度（针对线性加热的实验条件）。坐标转换后的曲线如图5所示。图5中的TG曲线中，随温度升高先后出现了失去一分子结晶水、失去一分子CO和失去一分子CO2的三个失重过程。

图2

图3

图4

图5

如需得到微商热重（DTG）曲线，则选中Math菜单下的Derivative选项（图6），可得到如图7所示的DTG曲线。图7中右侧的Y轴所对应的为DTG曲线，左侧的Y轴所对应的则为TG曲线。如需对DTG曲线进行平滑处理，则选中图8中的Smooth选项，在弹出的窗口（图8）中设置需平滑的范围和平滑次数，平滑后的曲线如图9所示。

图6

图7

图8

图9

点击图10中的Calc菜单中的相关选项，分别计算每一失重台阶所对应的百分比及其特征温度，分析后的曲线如图11所示。需要指出，在分别对TG和DTG曲线进行分析时，应用鼠标首先选中需分析的曲线，选中后的曲线显示较粗（如图7和图9）。

图10

图11

3. 热重曲线分析结果的导出

由于软件中经归一化、平滑、微分等处理后的分析结果不能一键导出，在数据导出时建议采用以下方法：

（1）原始数据的导出

点击File菜单下的Export data选项（图12），选择导出的文件格式（.txt或.csv），并保存为相应的文件， 导出的数据如图13所示 。需要注意， 通过这种方式导出的文件为经平滑、微分等处理前的数据！

图12

图13

图13中，第一列为实验时间（单位为分钟），第二列为样品质量（单位为mg），第四列为程序温度（单位为℃），第五列为程序温度（单位为℃）。在其他作图软件中进行作图时通常用第五列中的样品温度作为横坐标，第二列中的质量作为纵坐标进行分析。当然，第二列中的质量需要进行归一化处理。在公众号文章《Origin软件中热重曲线的作图方法》中以Origin软件为例介绍了相应的处理方法，此处不做赘述。

（2）数据处理后的数据导出方法

如需导出经归一化、平滑、微分等处理后的分析数据，可选中Edit菜单下的Copy或CopyImage选项复制数据或者图片到作图软件中进行进一步处理（图14）。为了便于分析，也可以复制到空白的Excel表中再导入至其他软件中进行进一步处理。图15给出了将TG曲线和DTG曲线复制到一个Excel文件中的实例，供参考。也可将曲线分析后的图片直接复制到该表格中，如图16。

图14

图15

图16

研之成理各版块内容汇总：

1. 仪器表征基础知识汇总

2. SCI论文 写作专题汇总

3. Origin/3D绘图等科学可视化汇总

4. 理论 化学