隨著技術(shù)領(lǐng)域的研究和不斷擴(kuò)展，國內(nèi)已生產(chǎn)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(yīng)用于特種合金、精密光學(xué)玻璃、高折射光學(xué)纖維板及高級(jí)光學(xué)儀器棱鏡等，在電子陶瓷工業(yè)中亦可做陶瓷電容器、壓電陶瓷摻入劑。
目前，化學(xué)光譜法及等離子體發(fā)射光譜法，作為高純稀土及稀土氧化物中雜質(zhì)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(jīng)很難滿足分析的要求。參考全國標(biāo)準(zhǔn)化稀土技術(shù)委員會(huì)提出《GB/T18115.1-201X 稀土金屬及其氧化物中稀土雜質(zhì)
化學(xué)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(zhì)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(nèi)標(biāo)，校正儀器漂移及基體對(duì)待測元素的抑制效應(yīng)，測試結(jié)果表明該方法能夠快速、準(zhǔn)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(fā)的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，該儀器具有靈敏度高、檢出限低、穩(wěn)定性好、線性范圍廣、質(zhì)譜干擾小等特點(diǎn)，可用于環(huán)境監(jiān)測、食品安全、醫(yī)藥及生理分析、石油化工等眾多領(lǐng)域。
圖1. ICP-MS 2000B電感耦合等離子體質(zhì)譜儀外觀圖
2.測試原理
樣品經(jīng)消解后，試樣由載氣帶入霧化系統(tǒng)霧化，以氣溶膠形式進(jìn)入高溫等離子體，充分蒸發(fā)、解離、原子化和電離，轉(zhuǎn)化成的帶電荷離子經(jīng)離子傳輸系統(tǒng)進(jìn)入質(zhì)譜儀，根據(jù)離子的質(zhì)荷比進(jìn)行分離并定性、定量分析。
3.實(shí)驗(yàn)部分
3.1 實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備及試劑
ICP-MS 2000B(江蘇天瑞儀器股份有限公司)；
實(shí)驗(yàn)所用超純水(電阻率達(dá)18.25MΩ·cm， 默克密理博，德國）；
硝酸（質(zhì)量比為65%,G.R，薩勞，西班牙）；
稀土多元素混合標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，超純水定容，同時(shí)加入混合內(nèi)標(biāo)Rh、In、Re，定容后的內(nèi)標(biāo)濃度為10μg/L，同時(shí)做試樣空白。
3.3 標(biāo)液配置
采用逐級(jí)稀釋的方式，配制介質(zhì)為2%硝酸的多元素標(biāo)準(zhǔn)混合溶液于一系列100
mL 容量瓶中，選用Rh、In、Re做內(nèi)標(biāo)，其最終內(nèi)標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)曲線濃度（μg/L）
|
元 素
|
標(biāo)液1
|
標(biāo)液2
|
標(biāo)液3
|
標(biāo)液4
|
標(biāo)液5
|
標(biāo)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(biāo)液1
|
標(biāo)液2
|
標(biāo)液3
|
標(biāo)液4
|
標(biāo)液5
|
標(biāo)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(jìn)行校正，142Ce=142Ce總-1.581×146Nd；160Gd=160Gd總-0.094×163Dy。
3.4 儀器參數(shù)
采用10μg/L Li、Co、In、Ce、U調(diào)諧液對(duì)儀器進(jìn)行優(yōu)化，參數(shù)如表2。
表2. 儀器工作參數(shù)
|
儀器參數(shù)
|
工作條件
|
儀器參數(shù)
|
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(fù)次數(shù)
|
3次
|
3.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
待儀器熱機(jī)完成后，對(duì)樣品進(jìn)行測試，同時(shí)對(duì)試樣進(jìn)行了加標(biāo)及精密度考察，測試結(jié)果詳見表3。
表3. 試樣值、加標(biāo)回收率及精密度（n=3)
|
待測元素
|
內(nèi)標(biāo)元素
|
測定值
μg/L
|
樣品值
mg/kg
|
加標(biāo)量
μg/L
|
加標(biāo)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(nèi)標(biāo)元素
|
測定值
μg/L
|
樣品值
mg/kg
|
加標(biāo)量
μg/L
|
加標(biāo)回收率
%
|
精密度
%
|
|
175Lu
|
187Re
|
0.16
|
0.19
|
1.0
|
109.5
|
3.49
|
*：采用加標(biāo)后的濃度平行測定3次計(jì)算其精密度。
4.結(jié)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(biāo)回收率達(dá)到98.9%~116.9%，精密度在0.28%~9.20%之間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法測試結(jié)果準(zhǔn)確且重復(fù)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(xiàn)
[1] 姜春華；陳立民；于晶雪；艾鳳閣；電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定高純氧化鑭中痕量稀土雜質(zhì)[J]；中國稀土學(xué)會(huì)第四屆學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C]；2000年。
[2] 國家市場監(jiān)督管理總局、標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，GB/T 18115.1-201X 稀土金屬及其氧化物中稀土雜質(zhì) 化學(xué)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。
