科普知識丨TG - FTIR 聯(lián)用原理解析

TG - FTIR 聯(lián)用技術(shù)，即熱重分析與傅里葉變換紅外光譜聯(lián)用技術(shù)，是材料熱分析領(lǐng)域常用的聯(lián)用手段，其原理圍繞 “熱行為監(jiān)測 - 揮發(fā)物捕獲 - 成分識別” 的核心邏輯展開。

熱重分析（TG）作為聯(lián)用系統(tǒng)的 “熱行為監(jiān)測端”，核心原理是利用高精度天平實時記錄樣品在程序升溫、恒溫或降溫過程中的質(zhì)量變化。當(dāng)樣品受熱發(fā)生分解、氧化、脫水等反應(yīng)時，會釋放揮發(fā)性氣體產(chǎn)物，導(dǎo)致質(zhì)量下降，TG 曲線便以 “溫度 - 質(zhì)量保留率” 的形式直觀呈現(xiàn)這一過程，精準(zhǔn)標(biāo)記樣品發(fā)生熱變化的溫度區(qū)間，為后續(xù)成分分析鎖定目標(biāo)階段。

熱重紅外聯(lián)用儀的結(jié)構(gòu)示意圖

傅里葉變換紅外光譜（FTIR）則承擔(dān) “揮發(fā)物成分識別” 的角色，其原理基于不同分子官能團對特定波長紅外光的選擇性吸收。不同氣體產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)存在差異，對應(yīng)的紅外吸收峰位置、強度和形狀各不相同，通過對比標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜庫，可反向推導(dǎo)氣體成分。

上海和晟 HS-TGA-301 升降熱重分析儀聯(lián)用圖

二者聯(lián)用的關(guān)鍵在于 “接口裝置”，它需實現(xiàn)兩大功能：一是高效捕獲 TG 釋放的微量揮發(fā)物，避免樣品殘留或交叉污染；二是對氣體進行加熱保溫，防止易冷凝組分在傳輸過程中液化，確保氣體以穩(wěn)定狀態(tài)進入 FTIR 檢測池。當(dāng) TG 監(jiān)測到樣品質(zhì)量變化時，接口裝置同步將揮發(fā)物導(dǎo)入 FTIR，F(xiàn)TIR 實時采集紅外光譜，最終實現(xiàn) “熱重曲線與紅外光譜” 的時間 - 溫度關(guān)聯(lián)，既明確樣品熱分解的溫度規(guī)律，又精準(zhǔn)識別分解產(chǎn)物成分，為材料熱穩(wěn)定性、反應(yīng)機制研究提供完整數(shù)據(jù)支撐。