稀有金属 2010,34(S1),93-96
ICP-AES法测定钽粉中8种杂质元素
黄金
摘 要:
采用电感耦合等离子发射光谱法测定钽粉中Fe, Ni, Cr, Nb, Mo, Mn, Mg, Ti 8种杂质元素的含量, 选择了仪器的最佳工作条件和元素的最佳测量波长。方法的检出限为0.015~2.742μg·g-1, 标准加入回收率为88.20%~102.95%, 样品平行测定结果的相对标准偏差RSD<10%。
关键词:
电感耦合等离子体原子发射光谱 ;钽粉 ;杂质元素 ;
中图分类号: TQ135.13
收稿日期: 2010-06-10
Determination of Impurity Elements in Tantalum Power by ICP-AES
Abstract:
Direct determination of impurity elements in tantalum power by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry was described.The optimum operation condition and selection of analytical lines of elements were studied under optimized working conditions.The detection limits for various elements were 0.015~2.742 μg · g-1.The recoveries were in the range of 88.20%~102.95% with the RSD less than 10%.
Keyword:
inductively coupled plasma atomic emission spectrometry;tantalum power;impurity elements;
Received: 2010-06-10
钽具有高熔点, 耐腐蚀性, 冷加工性能好等多方面的优良特性, 在电子工业、 陶瓷材料、 航空和航天工业中得到广泛应用。 钽粉作为钽的主要产品之一
[1 ]
, 它的杂质元素的含量影响着钽粉的理化性能, 受到终端产品的影响, 市场对钽的纯度不断提出新的要求。 修订的钽铌化学分析方法国家标准
[2 ]
相应出台。 元素的检测大多采用经典的化学分析, 其中光度法和发射光谱法
[3 ,4 ]
, 要求对各个元素进行逐个分析, 检测过程繁锁, 周期长, 试剂消耗大。 本研究是发挥电感耦合等离子原子发射光谱法 (ICP-AES) 一次性溶样同时进行多元素测定的优势, 建立用ICP-AES法同时测定钽粉中Fe, Ni, Cr, Nb, Mo, Mn, Mg, Ti 8种元素的分析方法, 对仪器最佳工作条件进行了选择, 并经过加标回收率及精密度实验证实所建立的方法具有快速, 准确, 可靠的优点, 适用于钽粉中杂质元素的日常检测
[5 ,6 ]
。
1 实 验
1.1 仪 器
Spectro Ciros CCD型全谱直读光谱仪 (德国spectro公司) ; 自激式高频发生器; 水平耐氟等离子炬管; 有机耐氟十字交叉雾化器; 罗兰光栅, 初级光栅刻线2924条/nm, 次级光栅刻线2400条/nm, 测量波长范围分别为120~468 nm和589~766 nm 。 软件版本: version 3.20
1.2 试 剂
铁, 镍, 铬, 铌, 钼, 锰, 镁, 钛等标准储备溶液: 1000 μg·ml-1 , 钢铁研究总院国家钢铁材料测试中心。
氢氟酸, 硝酸, 过氧化氢: 优级纯, 广州化学试剂厂; 高纯去离子水。
1.3 仪器工作参数的选择
通过实验选择出的仪器的最佳工作参数为:
发射功率: 1450 W; 冷却气流量: 15 L·min-1 ; 辅助气流量1 L·min-1 ; 雾化器流量1 L·min-1 ; 积分时间: 3 s; 进样速度: 1.67 ml·min-1 ; 中心炬管的垂直距离 (Vertical) : 3.0 mm, 水平距离 (Horizontal) : 2.4 mm; 前后距离 (Distance) : 4.8 mm 。
1.4 分析元素波长的选择
ICP-AES不仅能同时测定多个元素, 而且对每一个元素还可以选择多条特征谱线同时测定。 为此综合谱线分析强度及干扰情况, 选择强度大、 精密度好的谱线
[7 ]
, 选取的各元素分析谱线如表1所示。
表1 元素的分析线
Table 1 Analytical lines of elements
Element
Analytical line/nm
Element
Analytical line/nm
Fe
275.573
Ni (1)
221.648
Ni (2)
352.450
Cr
267.716
Nb
322.548
Mo (1)
386.411
Mo (2)
281.615
Mn
260.569
Mg
280.270
Ti
336.121
1.5 内标的选取
在测量过程中, 为了克服基体效应
[8 ,9 ,10 ]
、 仪器漂移、 载气流速的变化及其他的物理干扰, 应该加入内标来补偿这些影响, 从而提高分析的准确度。 此方法选择基体元素Ta作为内标, 选择了几条比较稳定的Ta线作为内标线, 分别是Ta 214.251, 224.615, 299.543, 349.776 nm 。
1.6 样品的制备
电容器级钽粉的制备: 称取1.000 g样品于 50 ml于聚四氟乙烯坩埚中, 用少许水润湿, 加入 3 ml HF, 置于电热板上加热分解, 待溶液将近清亮时, 滴加几滴HNO3 , 稍加热, 转入100 ml的容量瓶中, 用稀释液稀释至刻度, 摇匀。
冶金钽粉的制备: 称取1.000 g样品于50 ml于聚四氟乙烯坩埚中, 用少许水润湿, 加入3 ml HF, 然后再逐滴加入HNO3 , 待剧烈反应停止后, 置于电热板上加热分解, 待溶液清亮后, 转入100 ml的容量瓶中, 用稀释液稀释至刻度, 摇匀。
稀释液: 5 ml H2 O2 +6 ml HF+500 ml高纯去离子水。
1.7 标准曲线的绘制
将各元素的标准溶液用稀释液配制成10 μg·ml-1 的混合标准贮备液
[11 ]
, 分别称取1.000 g钽粉基体按溶解样品的方式溶解, 加入混合标准液, 配制成表2所示的系列标准溶液, 用稀释液稀释至刻度, 摇匀。 按仪器工作条件对仪器进行标准化, 绘制标准曲线。
表2 标准溶液 下载原图
Table 2 Standard samples
表2 标准溶液
2 结果与讨论
2.1 方法检出限
根据Spectro Ciros CCD型全谱直读光谱仪的软件要求, 空白溶液连续进行11扫描得到的标准偏差的3倍所对应的浓度为方法的检出限
[12 ]
。
绘制好标准曲线后, 用1 g高纯钽粉配制100 ml标准空白溶液, 将其重复测定11次, 取3倍标准偏差所对应的浓度为各元素的检出限。 结果如表3。
2.2 样品加标回收实验
为了考察结果的准确性, 对实际样品进行标准加入回收测定
[13 ]
, 结果列于表4。 由表4可以看出, 测得各元素的回收率在88%~103%之间, 结果说明建立的方法对于钽粉中杂质元素的测定准确度能够满足测定要求。
2.3 精密度实验
选取样品, 按实验方法分3 d重复测定9次, 测定结果及其相对标准偏差
[14 ,15 ]
列于表5。 由表5可知, 所有元素的测定结果相对标准偏差<10%。 ICP-AES的测定下限为0.015 μg·g-1 , 其样品平行测定的精密度要求<50%, 表明本方法能够满足测定要求。
表3 方法检出限 下载原图
Table 3 Detection limits of the method
表3 方法检出限
表4 加标回收率 下载原图
Table 4 Recoveries of adding standard
表4 加标回收率
表5 方法精密度 下载原图
Table 5 Precision of the method
表5 方法精密度
3 结 论
采用ICP-AES法直接测定钽粉中Fe, Ni, Cr, Nb, Mo, Mn, Mg, Ti 8种杂质元素的含量, 相对于光度法和发射光谱法, 具有操作简便快速的特点。
方法的建立首先选择仪器的最佳工作条件, 然后对标准溶液的谱图进行观察, 选择出各个元素的受干扰最小、 强度和灵敏度较好的谱线, 作为元素的最佳分析线。
元素的方法检出限在0.015~2.742 μg·g-1 之间, 检出限低, 能够满足元素低含量时的测定。 样品中, 杂质元素的标准加入回收率在88.20%~102.95%之间, 说明该方法的线性关系良好, 有较好的递增关系。 同一样品在不同时段平行测定结果的精密度<10%, 则样品测量的稳定性较好。 该方法可以应用于钽粉中杂质元素的日常测定。
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