仪器简介Alexsys高温相图微量热仪

Alexsys是一款具有超高灵敏度的高温卡尔维式微量热仪，特别针对超高温熔融溶剂中物质溶解量热研究应用，工作温度可达1000 ℃。可采用恒温模式进行熔融热、生成焓、反应热、混合热等方面的研究。变温、滴落量热模式亦可用于热焓、比热、相变热、分解热等领域的测试、研究。经过数年的开发、应用及完善，Alexsys是目前一款可实现超高温应用的量热仪。Alexsys高温相图微量热仪

Alexsys设计基于3D卡尔维式传感器，这类传感器由一系列热电偶阵列组成三维柱状结构，*包围样品区域并在其外围设计恒温、隔热机制，从而保证传感器能够收集样品反应过程中吸收或释放的绝大部分热量，效率超过90%。同时该量热仪采用样品端及参比端双传感器设计，能够确保量热数据的稳定性及准确性。量热传感器采用滴落式量热标定方法，即将蓝宝石（或其他已知比热参数的惰性标样）标样滴落到与待测体系类似的环境中，已知比热得出的热量理论值可对传感器进行热量标定。此方法所得的标定系数在相当长的使用时间内保持稳定及准确，因此只需定期对仪器进行标定而非每次实验之前都进行标定。

功能介绍

石英样品池或铂金样品池置于量热传感器中，炉体加热温度可至1000 ℃能够保持样品处于熔融状态，另一种样品从室温环境通过SiO2滴落套管导入熔融溶剂中（可自动控制样品滴落），从而可实现高温溶解、两相混合反应实验，并可通入气体作为反应气氛或反应促进手段。过程中吸收或释放热量由卡尔维量热传感器准确测得。

技术特点

灵敏度、稳定性、灵活性、精度---Alexsys集于一身：

● 得益于卡尔维3D量热传感器这一*技术，Alexsys具有的灵敏度和精度。同时量热块和炉体的精良设计保证了*的信噪比、温度、信号的稳定性以及极低的检测限，使得仪器能够测量到微弱的能量变化并可应对极慢的反应进程。

● Alexsys减小以下因素对于量热灵敏度的影响，灵敏度变化小于2%：样品质量、形态（粉末、片剂、纤维、液体等）；样品和样品池的接触紧密度；样品池材质；吹扫气体（惰性气体或氧化性气体）种类及流速。

● Alexsys拥有足够大的样品池（体积20-30ml），可以整合多种功能模块。可以实现混合模拟、气体流经，从而可以设计、研究不同的高温热化学过程。

● Alexsys操作极其简便：样品装载和实验操作简便；Calisto控制分析软件操作直观、简单，功能强大；由于采用恒温模式，仪器温度稳定性及灵敏度能长时间保持稳定，无需频繁标定。

技术参数

应用领域

可实现高温多相化学反应模拟的大样品池设计是Alexsys高温量热仪的一个*优势，允许实现以下多种反应模拟：可实现气氛吹扫或鼓泡条件下的滴落溶解量热反应，合金、复合材料合成反应，铝热反应以及其他氧化还原反应、气-固、气-液、液-液等两相反应。此外，仪器允许测试多种物质的热力学性质：如晶态氧化物、玻璃、无定型物质、纳米及多孔材料，以及水合物、碳酸盐、金属、合金、半导体、碳化物、氮化物和氮氧化物等。这些热化学信息的获得对于理解不同应用领域中物质相容性和反应性有着至关重要的作用，更为基本的是这些能量变化揭示了化学键合强弱、有序-无序反应、相变等相关反应的深层机理，这些研究领域及学科包括：

● 陶瓷

● 核能源

● 半导体材料、超导材料

● 玻璃工业

● 冶金、高强度合金

● 二氧化碳捕获、太阳能材料

● 热电材料

● 铁电材料、压电体、多铁性材料

● 催化剂

● 微介孔材料、介孔材料、沸石

● 纳米材料

● 矿物学、矿物物理学、地球化学

● 岩石学、地球物理学

应用案例

1、钙态化合物CaCu3Ti4O12（CCTO）高温量热研究---生产焓及吉布斯自由能测定

CCTO由于其*介电常数被广泛应用于电子元器件领域，CCTO是由CuCa及TiO6等组成的立方晶型结构体，本应用中借用高温溶解量热仪及比热测试手段来获得CCTO的热力学信息，实验中研究了CCTOs（固态合成法获得）及CCTOc（化学反应合成）两种物质的热力学信息，主要目的是为了获得CCTO的生成焓及吉布斯自由能。Alexsys高温微量热仪滴落模式获得生成焓，室温至827 ℃范围内的比热数据由法国塞塔拉姆Sensys evo微量热仪获得。

实验方法：样品滴落至800 ℃的钼酸钠溶剂中，过程中溶解热由Alexsys测得并用于计算CCTO的生产焓，CCTO生成途径：1，氧化物直接反应，2，氧化物与CaTiO3

●  CaO (s, 298 K) + 3·CuO (s, 298 K) + 4·TiO2 (s, 298 K) → CaCu3Ti4O12 (s, 298 K)

●  CaTiO3 (s, 298 K) + 3·CuO (s, 298 K) + 3·TiO2 (s, 298 K) → CaCu3Ti4O12 (s, 298 K)

结论：

● CCTO在室温或更高的合成温度下与CaTiO3、CuO、TiO2反应物相比具有更高的稳定性,且与气合成路径无关。焓因子在CCTO热力学行为中占主导地位，而熵影子对于CCTO稳定性几乎无影响。      

● 所得数据表明从热力学可行性角度分析，如下分解反应在还原性气氛或CO2气氛下可进行：

CaCu3Ti4O12 → CaTiO3 + 3·Cu + 1.5·O2 + 3·TiO2