电感耦合等离子体质谱法测定高纯氧化镧中的14种稀土元素
发布日期：2020/12/14 9:50:31 点击次数：29156
随着技术领域的研究和不断扩展，国内已生产出99.995%~99.9999%纯度的16种单一稀土氧化物。高纯氧化镧，广泛应用于特种合金、精密光学玻璃、高折射光学纤维板及高级光学仪器棱镜等，在电子陶瓷工业中亦可做陶瓷电容器、压电陶瓷掺入剂。
目前，化学光谱法及等离子体发射光谱法，作为高纯稀土及稀土氧化物中杂质元素检测的主要手段，但是由于灵敏度及光谱干扰等因素的限制，已经很难满足分析的要求。参考全国标准化稀土技术委员会提出《GB/T18115.1-201X 稀土金属及其氧化物中稀土杂质
化学分析法第1部分：镧中铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镥、镱和钇量的测定》，利用电感耦合等离子体质谱法快速测定了高纯氧化镧中的14种稀土元素含量，采用Rh、In、Re作内标，校正仪器漂移及基体对待测元素的抑制效应，测试结果表明该方法能够快速、准确地分析高纯稀土氧化物中稀土元素的含量。
1.仪器简介
ICP-MS 2000B是天瑞仪器自主研发的电感耦合等离子体质谱仪，该仪器具有灵敏度高、检出限低、稳定性好、线性范围广、质谱干扰小等特点，可用于环境监测、食品安全、医药及生理分析、石油化工等众多领域。
图1. ICP-MS 2000B电感耦合等离子体质谱仪外观图
2.测试原理
样品经消解后，试样由载气带入雾化系统雾化，以气溶胶形式进入高温等离子体，充分蒸发、解离、原子化和电离，转化成的带电荷离子经离子传输系统进入质谱仪，根据离子的质荷比进行分离并定性、定量分析。
3.实验部分
3.1 实验所用设备及试剂
ICP-MS 2000B(江苏天瑞仪器股份有限公司)；
实验所用超纯水(电阻率达18.25MΩ·cm， 默克密理博，德国）；
硝酸（质量比为65%,G.R，萨劳，西班牙）；
稀土多元素混合标准溶液(1000µg/mL，国家有色金属及电子材料研究中心)；
氩气（纯度99.999% ，Air Products，美国）。
3.2 样品前处理
准确称取0.1g氧化镧样品（精确至0.0001g）于100mL烧杯中，用少许超纯水润湿后，加入2mLHNO3于电热板上低温加热溶解至澄清，取下冷却转移至100mL容量瓶中，超纯水定容，同时加入混合内标Rh、In、Re，定容后的内标浓度为10μg/L，同时做试样空白。
3.3 标液配置
采用逐级稀释的方式，配制介质为2%硝酸的多元素标准混合溶液于一系列100
mL 容量瓶中，选用Rh、In、Re做内标，其最终内标浓度为10µg/L，用超纯水定容至刻度并摇匀，配制浓度如表1所示。
表1. 各元素标准曲线浓度（µg/L）
|
元 素
|
标液1
|
标液2
|
标液3
|
标液4
|
标液5
|
标液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
|
标液1
|
标液2
|
标液3
|
标液4
|
标液5
|
标液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采用干扰方程进行校正，142Ce=142Ce总-1.581×146Nd；160Gd=160Gd总-0.094×163Dy。
3.4 仪器参数
采用10μg/L Li、Co、In、Ce、U调谐液对仪器进行优化，参数如表2。
表2. 仪器工作参数
|
仪器参数
|
工作条件
|
仪器参数
|
工作条件
|
|
RF电源功率
|
1300W
|
等离子气
|
13L/min
|
|
辅助气
|
1.06
L/min
|
载 气
|
1.2L/min
|
|
采样深度
|
16mm
|
扫描方式
|
跳 峰
|
|
分辨率
|
0.6amu
|
重复次数
|
3次
|
3.5 实验数据
待仪器热机完成后，对样品进行测试，同时对试样进行了加标及精密度考察，测试结果详见表3。
表3. 试样值、加标回收率及精密度（n=3)
|
待测元素
|
内标元素
|
测定值
μg/L
|
样品值
mg/kg
|
加标量
μg/L
|
加标回收率
%
|
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
|
|
待测元素
|
内标元素
|
测定值
μg/L
|
样品值
mg/kg
|
加标量
μg/L
|
加标回收率
%
|
精密度
%
|
|
175Lu
|
187Re
|
0.16
|
0.19
|
1.0
|
109.5
|
3.49
|
*：采用加标后的浓度平行测定3次计算其精密度。
4.结论
利用ICP-MS 2000B测定了高纯氧化镧中的Y、Pr、Nd、Yb等14种稀土元素，其加标回收率达到98.9%~116.9%，精密度在0.28%~9.20%之间。实验结果表明该方法测试结果准确且重复性良好，可以满足高纯稀土氧化物中多种稀土元素测试的要求。
5.参考文献
[1] 姜春华；陈立民；于晶雪；艾凤阁；电感耦合等离子体质谱法测定高纯氧化镧中痕量稀土杂质[J]；中国稀土学会第四届学会年会论文集[C]；2000年。
[2] 国家市场监督管理总局、标准化管理委员会，GB/T 18115.1-201X 稀土金属及其氧化物中稀土杂质 化学分析法第1部分：镧中铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镥、镱和钇量的测定[S]，2019。
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