高精度热分析技术赋能多学科教学与科研创新

作为教育部直属全国重点大学、国家“双一流”建设高校，北京化工大学（以下简称“北化”）在化学工程与技术、材料科学与工程等学科领域形成显著优势，尤其在高分子材料、催化化学、能源化工等方向的基础研究与应用开发中深耕多年。为进一步提升教学实验平台与科研分析能力，北化近期正式引入我司两台HTG-2型热重分析仪，通过精准的热重分析（TGA）技术，为材料热稳定性评估、化学反应动力学研究及学生实验教学提供可靠设备支撑，助力构建“理论-实验-创新”一体化科研教学体系。

一、锚定学科发展需求，破解高校热分析场景痛点

北化三大核心场景对热分析技术提出明确要求：

本科实验教学：需满足《物理化学实验》《材料表征技术》等课程中“聚合物热分解”“无机物热稳定性”等基础实验，要求设备操作便捷、数据稳定；

研究生课题研究：覆盖高分子材料（如聚酰亚胺、碳纤维前驱体）、催化材料（如MOFs衍生催化剂）及能源存储材料（如锂硫电池正极）的热行为分析，需精准捕捉微克级质量变化（≤0.1μg）与复杂反应动力学参数；

跨学科科研合作：服务环境工程（固废热解）、生物化工（蛋白质热变性）等交叉领域，要求设备兼容多气氛条件（如空气、氮气、氩气）与宽温域测试（室温至1250℃）。

传统教学型热重设备存在数据精度不足（误差＞1%）问题。HTG-2型凭借±0.1μg质量分辨率，可满足“科研精细分析”的需求，有效提升实验教学质量。

二、HTG-2型设备的核心技术优势

1.教学与科研双重适配的高精度性能

设备采用悬挂式微天平与红外加热炉协同设计，在50℃-1000℃范围内实现温度控制精度±0.5℃，质量测量精度达±0.1μg。在本科实验中，学生可通过设备直观观察聚乙烯（PE）与聚丙烯（PP）的热分解差异（PE失重起始温度约400℃，PP约380℃），数据重复性误差＜0.5%，符合教学实验对“结果可复现”的严格要求；在科研场景中，可精准捕捉MOFs材料（如ZIF-8）在氮气气氛下的分步失重过程（200℃-300℃配体分解，400℃-500℃骨架坍塌），为催化剂活性位点分析提供关键依据。

2.多场景兼容的灵活配置

教学模式：内置“实验教学模板库”，涵盖聚合物分解、无机物脱水、药物热稳定性等12类标准实验方案，教师可一键调用并生成操作指导书；

科研模式：支持气氛动态切换（如从氮气切换为空气，响应时间＜30秒），可模拟材料在实际应用中的复杂环境（如锂离子电池正极材料在充放电过程中的氧释放行为）；

数据管理：配套软件具备审计追踪功能，符合GLP规范要求，实验数据可追溯至操作人员、设备状态及校准记录，满足科研论文发表对数据可靠性的严苛标准。

三、赋能北化多学科教学与科研实践

1.教学应用：构建“虚实结合”实验体系

本科生基础实验：在《物理化学实验》中，学生使用HTG-2型测定草酸钙的热分解曲线（CaC₂O₄·H₂O→CaC₂O₄→CaCO₃→CaO），通过失重台阶计算结晶水含量（理论值12.3%，实测12.1%），掌握热重分析基本原理；

研究生创新实验：在“功能高分子材料”课程设计中，学生自主设计实验方案，利用设备对比不同交联度环氧树脂的热分解温度（T₅%失重温度提升约20℃），结合红外光谱分析结构-性能关系。

2.科研支撑：助力前沿领域技术突破

高分子材料方向：研究团队利用设备分析聚酰亚胺（PI）薄膜的热氧化稳定性，TGA曲线显示在空气气氛下450℃失重率＜5%，为开发耐高温柔性电子基材提供数据支撑；

催化化学方向：测试负载型金催化剂（Au/Al₂O₃）的热稳定性，通过TGA曲线量化金属纳米颗粒在高温（600℃）下的烧结失重（≤1.2%），优化催化剂制备工艺；

能源存储方向：分析锂硫电池正极材料（S/C复合材料）的热行为，TGA曲线在200℃-300℃的失重对应硫的挥发（失重率约70%），指导电解液添加剂的选择以抑制多硫化物溶解。

四、校企协同：共筑科研育人新高地

北京化工大学拥有“有机无机复合材料国家重点实验室”“化工资源有效利用国家重点实验室”等科研平台，此次引入两台HTG-2型设备后，双方将深化以下合作：

定制化教学资源开发：联合编写《热重分析实验教程》，融入设备操作视频、虚拟仿真模块及典型案例解析；

科研人才联合培养：为北化研究生提供“热分析高级技术培训”，内容涵盖微量样品测试技巧、复杂曲线分峰拟合等；

学术交流支持：协办“热分析技术在材料科学中的应用”研讨会，促进高校与企业在分析方法开发领域的合作。

从本科实验教学到国家级科研项目，HTG-2型热重分析仪的引入为北京化工大学构建了“教学-科研-产业”贯通的热分析技术平台。这不仅是对高校科研基础设施的有力支撑，更是校企协同推动“科研育人”的生动实践。未来，我们将持续以高精度分析仪器赋能高等教育，助力培养更多面向新材料、新能源领域的创新人才，共同为科技强国建设贡献力量。