電感耦合等離子體質譜法測定高純氧化鑭中的14種稀土元素
發布日期：2020/12/14 9:50:31 點擊次數：67754
隨著技術領域的研究和不斷擴展，國內已生產出99.995%~99.9999%純度的16種單一稀土氧化物。高純氧化鑭，廣泛應用于特種合金、精密光學玻璃、高折射光學纖維板及高級光學儀器棱鏡等，在電子陶瓷工業中亦可做陶瓷電容器、壓電陶瓷摻入劑。
目前，化學光譜法及等離子體發射光譜法，作為高純稀土及稀土氧化物中雜質元素檢測的主要手段，但是由于靈敏度及光譜干擾等因素的限制，已經很難滿足分析的要求。參考全國標準化稀土技術委員會提出《GB/T18115.1-201X 稀土金屬及其氧化物中稀土雜質
化學分析法第1部分：鑭中鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、镥、鐿和釔量的測定》，利用電感耦合等離子體質譜法快速測定了高純氧化鑭中的14種稀土元素含量，采用Rh、In、Re作內標，校正儀器漂移及基體對待測元素的抑制效應，測試結果表明該方法能夠快速、準確地分析高純稀土氧化物中稀土元素的含量。
1.儀器簡介
ICP-MS 2000B是天瑞儀器自主研發的電感耦合等離子體質譜儀，該儀器具有靈敏度高、檢出限低、穩定性好、線性范圍廣、質譜干擾小等特點，可用于環境監測、食品安全、醫藥及生理分析、石油化工等眾多領域。
圖1. ICP-MS 2000B電感耦合等離子體質譜儀外觀圖
2.測試原理
樣品經消解后，試樣由載氣帶入霧化系統霧化，以氣溶膠形式進入高溫等離子體，充分蒸發、解離、原子化和電離，轉化成的帶電荷離子經離子傳輸系統進入質譜儀，根據離子的質荷比進行分離并定性、定量分析。
3.實驗部分
3.1 實驗所用設備及試劑
ICP-MS 2000B(江蘇天瑞儀器股份有限公司)；
實驗所用超純水(電阻率達18.25MΩ·cm， 默克密理博，德國）；
硝酸（質量比為65%,G.R，薩勞，西班牙）；
稀土多元素混合標準溶液(1000μg/mL，國家有色金屬及電子材料研究中心)；
氬氣（純度99.999% ，Air Products，美國）。
3.2 樣品前處理
準確稱取0.1g氧化鑭樣品（精確至0.0001g）于100mL燒杯中，用少許超純水潤濕后，加入2mLHNO3于電熱板上低溫加熱溶解至澄清，取下冷卻轉移至100mL容量瓶中，超純水定容，同時加入混合內標Rh、In、Re，定容后的內標濃度為10μg/L，同時做試樣空白。
3.3 標液配置
采用逐級稀釋的方式，配制介質為2%硝酸的多元素標準混合溶液于一系列100
mL 容量瓶中，選用Rh、In、Re做內標，其最終內標濃度為10μg/L，用超純水定容至刻度并搖勻，配制濃度如表1所示。
表1. 各元素標準曲線濃度（μg/L）
|
元 素
|
標液1
|
標液2
|
標液3
|
標液4
|
標液5
|
標液6
|
|
89Y
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
141Pr
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
142Ce*
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
146Nd
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
151Eu
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
152Sm
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
159Tb
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
160Gd*
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
164Dy
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
165Ho
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
166Er
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
元 素
|
標液1
|
標液2
|
標液3
|
標液4
|
標液5
|
標液6
|
|
169Tm
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
174Yb
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
|
175Lu
|
0.1
|
0.5
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
*：142Ce和160Gd采用干擾方程進行校正，142Ce=142Ce總-1.581×146Nd；160Gd=160Gd總-0.094×163Dy。
3.4 儀器參數
采用10μg/L Li、Co、In、Ce、U調諧液對儀器進行優化，參數如表2。
表2. 儀器工作參數
|
儀器參數
|
工作條件
|
儀器參數
|
工作條件
|
|
RF電源功率
|
1300W
|
等離子氣
|
13L/min
|
|
輔助氣
|
1.06
L/min
|
載 氣
|
1.2L/min
|
|
采樣深度
|
16mm
|
掃描方式
|
跳 峰
|
|
分辨率
|
0.6amu
|
重復次數
|
3次
|
3.5 實驗數據
待儀器熱機完成后，對樣品進行測試，同時對試樣進行了加標及精密度考察，測試結果詳見表3。
表3. 試樣值、加標回收率及精密度（n=3)
|
待測元素
|
內標元素
|
測定值
μg/L
|
樣品值
mg/kg
|
加標量
μg/L
|
加標回收率
%
|
精密度
%
|
|
89Y
|
103Rh
|
1.04
|
1.24
|
1.0
|
99.6
|
1.78
|
|
141Pr
|
115In
|
0.11
|
0.13
|
1.0
|
109.7
|
2.35
|
|
*142Ce
|
115In
|
ND
|
ND
|
1.0
|
98.9
|
9.20
|
|
146Nd
|
115In
|
0.42
|
0.50
|
1.0
|
106.9
|
8.91
|
|
*151Eu
|
115In
|
ND
|
ND
|
1.0
|
113.5
|
0.65
|
|
*152Sm
|
115In
|
0.02
|
0.024
|
1.0
|
116.2
|
3.89
|
|
159Tb
|
115In
|
0.17
|
0.21
|
1.0
|
110.3
|
1.70
|
|
*160Gd
|
115In
|
ND
|
ND
|
1.0
|
116.9
|
1.60
|
|
164Dy
|
115In
|
0.17
|
0.16
|
1.0
|
115.1
|
4.66
|
|
165Ho
|
115In
|
0.10
|
0.11
|
1.0
|
109.1
|
6.51
|
|
166Er
|
115In
|
0.36
|
0.42
|
1.0
|
110.9
|
3.25
|
|
*169Tm
|
115In
|
0.01
|
0.010
|
1.0
|
112.5
|
1.61
|
|
174Yb
|
187Re
|
0.31
|
0.37
|
1.0
|
108.9
|
0.28
|
|
待測元素
|
內標元素
|
測定值
μg/L
|
樣品值
mg/kg
|
加標量
μg/L
|
加標回收率
%
|
精密度
%
|
|
175Lu
|
187Re
|
0.16
|
0.19
|
1.0
|
109.5
|
3.49
|
*：采用加標后的濃度平行測定3次計算其精密度。
4.結論
利用ICP-MS 2000B測定了高純氧化鑭中的Y、Pr、Nd、Yb等14種稀土元素，其加標回收率達到98.9%~116.9%，精密度在0.28%~9.20%之間。實驗結果表明該方法測試結果準確且重復性良好，可以滿足高純稀土氧化物中多種稀土元素測試的要求。
5.參考文獻
[1] 姜春華；陳立民；于晶雪；艾鳳閣；電感耦合等離子體質譜法測定高純氧化鑭中痕量稀土雜質[J]；中國稀土學會第四屆學會年會論文集[C]；2000年。
[2] 國家市場監督管理總局、標準化管理委員會，GB/T 18115.1-201X 稀土金屬及其氧化物中稀土雜質 化學分析法第1部分：鑭中鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、镥、鐿和釔量的測定[S]，2019。
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