ICP-MS法测定铟中砷、铝、铜、镉、镍、铅、铊、锡和锌.pdf

第6 2 卷第4 期 2010 年11 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V o L6 2 ，N o ．4 N o v ．20l0 I C P M S 法测定铟中砷、铝、铜、镉、镍、铅、铊、锡和锌 冯先进 北京矿冶研究总院测试研究所，北京1 0 0 0 7 0 摘要研究铟中微量砷、铝、铜、镉、镍、铅、铊、锡、锌的I C P ．M S 法同时测定的方法。选择仪器的最佳参数和最佳测定条件， 采用标准加入法和在线加入钪、铑、铼混合内标补偿法消除基体铟对测定元素的干扰，直接测定其中的杂质元素。测定结果准确、 可靠，铟中砷、铝、铜、镉、镍、铅、铊、锡、锌的测定下限均≤0 ．0 0 0 1 ％，加标回收率9 7 ％一1 1 1 ％。方法的建立为控制铟中杂质元素 提供了检测依据。 关键词分析化学；铟；等离子体质谱法；标准加入法 中图分类号0 6 5 7文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 1 0 0 4 0 1 3 6 0 3 铟是一种显银白略带淡蓝色的稀有金属，具有 熔点低、沸点高、传导性能好及耐磨、耐腐蚀的特性， 主要用于制造薄膜涂层、合金、电子元器件和半导体 等，铟合金可作反应堆控制棒，能够敏感地检测中子 幅射，可用于登陆舱材料，着陆时不脆化、不开裂。 随着科技的进步，铟的应用领域日趋扩大，目前铟已 作为一种新型的战略资源为世界各国所争夺。金属 铟的纯度不仅对制造产品的物理性能有很大的影 响，而且对制成的器件的可靠性也有影响。目前，对 金属铟中杂质的分析方法，一般采用萃取分离基体 铟后用原子吸收或分光光度计方法逐个元素测定， 其测定步骤都较冗长、繁琐。用I C P A E S 法可以测 定杂质含量稍高的金属铟，而且需采用基体匹配法 消除干扰，得到高纯铟基体也比较困难H 1 。也有采 用萃淋树脂分离I C P ．M S 测定铟中杂质元素的报 道旧。，但需用2 次洗脱，所用试剂较多，易引进杂质， 操作复杂。 以硝酸溶解试料，在稀酸介质中，用I C P ．M S 法 采用标准加入法和在线加入钪、铑、铼混合内标补偿 法，直接测定其中的杂质元素砷、铝、铜、镉、镍、铅、 铊、锡、锌，方法简单，测定灵敏度高。既消除了基体 干扰，又没有引进其他多余的试剂所带来的杂质元 素。对实际样品测定，结果良好。 1实验方法 1 ．1 仪器及工作参数 收稿日期2 0 1 0 0 4 1 9 作者简介冯先进 1 9 6 6 一 ，男，河南民权县人，研究员，硕士，主要 从事有色金属及其矿石分析检测等方面的研究。 测试所用V GP QE X C E L L 等离子体质谱仪的 工作参数如表1 所示。 ‘ 表1I C P - M S 的工作参数 T a b l elW o r kc o n d i t i o n sf o rI C P ．M S 项目工作参数 R F 功率／W 冷却气／ L - m i n “ 辅助气／ L r a i n “ 雾化气／ L m i n o 扫描方式 测量点 测量方式 脉冲电压／V 1 ．2 试剂 所用硝酸为超纯B V - I I I 级，超纯水 电阻率≥ 1 8 ．2 M Q 由M i l i - Q 装置处理而得。 混合标准溶液分别移取1 ．O O m L 标准贮存溶 液 1 0 0 0 斗 m L 于1 0 0 m L 容量瓶中，加入5 m L 硝酸 1 1 ，用水稀释至刻度，混匀。此溶液lm L 分别 含铝、镍、铜、锌、砷、镉、锡、铊、铅各1 0 ．0 0 g 。 内标混合标准溶液S c ，R h ，R e 标准溶液 1 0 0 0 p 。g ／m L 由国家钢铁材料测试中心提供，使用 前稀释，稀释后溶液l m L 含1 0 ．0 0 n g ／m LS c ，R h ， R e ，体积分数为2 ％硝酸介质。 氩气，埘 A r ≥9 9 ．9 9 ％。 混合标准工作溶液用专用稀释仪准确配制砷、 锑、碲、锡、镍、钴、镉、锰混合标准工作液。浓度分别 为0 ．0 0 ，1 0 ．0 0 ，5 0 ．0 0 ，1 0 0 ．O O n g ／m L ，体积分数为 2 ％的硝酸介质。 1 ．3 试验步骤 j 准确称取1 ．0 0 0 0 9 试样，置于l O O m L 聚四氟乙 圳伽盯鸲峰，冲∞嬲鬻脯，黧 万方数据 第4 期冯先进I C P M S 法测定铟中砷、铝、铜、镉、镍、铅、铊、锡和锌 1 3 7 烯烧杯中，加2 0 r a L 硝酸 1 1 ，低温加热至样品完 全溶解。冷却后转入1 0 0 m L 塑料容量瓶，用水稀释 至刻度并摇匀。 分取1 0 ．0 0 m L 以上溶液4 份，分别于4 只 1 0 0 m L 塑料容量瓶，分别选择加入混合标准溶液 0 ．0 0 ，0 ．1 0 ，0 ．5 0 ，1 ．0 0 r a L 。 按选定的仪器工作条件，选择仪器的标准加入 法，采用在线加入内标的方式，同时测定试液中各杂 质的质量浓度。同时做试剂空白。 2 试验结果与讨论 2 ．1 仪器工作参数的最佳化 I C P ．M S 仪器的工作参数直接影响其测定灵敏 度和精密度，所以，在进行测定之前，首先采用 1 ．O O n g ／m L 的9 B e ，5 9c o ，5I n ，2 0 9B i ，2 3 8U 混合标准， 对仪器工作参数进行最佳化调整。对P QE X C E L L 仪器来说，主要对两部分参数调整，一是离子透镜部 分，二是等离子体部分。根据试验结果，仪器的最佳 工作参数如表1 所示。 2 ．2 测定元素同位素的质量数选择 在I C P ．M S 测定中，按照被测同位素无干扰、丰 度高的原则，选择了铟中9 个被测杂质元素，如表2 所示。 表2 测定质量数的选择 T a h l e2 S e l e c t i o no fd e t e r m i n a t i o nm a s sn u m b e r 质鼍分数／％ 2 ．3 干扰及干扰的消除 通过上述对测定元素同位素的质量数选择可 知，可通过选择合适的测定质量数来消除被测定元 素之间的相互干扰，即基本上能找到不被其他被测 元素干扰的质量数来实现各元素的测定。 铟中其他杂质元素含量较低，其中各元素测定 的质谱干扰较小，其主要干扰来自于非质谱干扰，即 铟的基体效应的干扰。这种干扰通过试验，可加入 内标和采用标准加入法消除。 2 ．4 各元素的检出限 以含H N O ， 2 9 8 ，1 0 ．0 0 n g ／m LS c ，R h ，R e 的 混合内标为空白溶液测定1 1 次，进行各元素的检出 限试验，以空白溶液的3 倍标准偏差表示各元素的 检出限，结果如表3 所示。 表3 检出限 T a b l e3D e t e c t i o n1 i m i t 2 ．5 测定结果和加标回收率试验 对铟样品按试验步骤准确称取1 ．0 0 0 0 9 试样， 置于1 0 0 m L 聚四氟乙烯烧杯中，加2 0 m L 硝酸 1 1 ，低温加热至样品完全溶解。冷却后转入1 0 0 m L 塑料容量瓶，用水稀释至刻度并摇匀。分取 1 0 ．0 0 m L 以上溶液4 份，分别于4 只1 0 0 m L 塑料容 量瓶，分别选择加入混合标准溶液O ．0 0 ，0 ．1 0 ， 0 ．5 0 ，1 ．0 0 m L 。 按选定的仪器工作条件，选择仪器的标准加入 法，采用在线加入内标的方式，同时测定试液中各杂 质的质量浓度。同时做试剂空白。测定7 次平均值 及R S D ，结果见表4 。 表4 铟样品测定结果 T a b l e4D e t e r m i n a t i o nr e s u l t so fs a m p l e ”∞2的“Ⅲm|昌猫 晾一M M血踟舢伽j；n雎 万方数据 1 3 8 有色金属 第6 2 卷 对样品，分别加入不同量的标准溶液，进行加标回收试验，结果见表5 ，回收率在9 7 ％一1 l1 ％之间。 表5 加标回收率 T a b l e5R e c o v e r i e so fs a m p l es t a n d a r da d d i t i o n 元素加入量 平均值．． S DR S D ／％ 回收率元素加入量 ，平均值．、 S DR S D ／％ 回收率 ／ n g m L “／ n g m L 。 l1 ．1 l0 ．1 91 7 ．5 61 1 1 ．011 ．0 30 ．1 41 3 ．51 0 3 ．O A l1 09 ．7 40 ．6 66 ．7 69 7 ．4C d1 09 ．9 60 ．鲫 5 ．8 89 9 ．6 5 04 9 ．8 63 ．4 26 ．8 59 9 ．75 04 9 ．6 724 ．0 39 9 ．3 l1 ．0 60 ．1 41 2 ．91 0 6 ．0l1 ．0 80 ．1 9 ．1 7 1 0 8 ．0 N i 1 09 ．9 40 ．5 25 ．2 19 9 ．4S n1 01 0 ．0 60 ．3 63 ．5 41 0 0 ．6 5 04 9 ．5 12 ．1 64 ．3 69 9 ．05 05 0 ．3 11 ．5 43 ．0 61 0 0 ．6 l1 ．0 40 ．1 51 4 ．4 11 0 4 ．0l1 ．0 3O ．0 87 ．7 91 0 3 ．0 C u1 09 ．7 70 ．6 76 ．8 59 7 ．7T l1 01 0 ．0 80 ．3 73 ．7 2l o o ．8 5 05 0 ．3 91 ．3 72 ．7 21 ∞．85 05 0 ．0 7 1 ．5 63 ．1 31 0 0 ．1 11 ．0 70 ．1 71 5 ．9 21 0 7 ．0l1 ．O lO ．1 31 3 ．1 81 0 1 ．0 Z n1 09 ．9 20 ．4 34 ．39 9 ．2P b1 0 9 ．9 2O ．44 ．0 49 9 ．2 5 05 0 ．2 41 ．8 53 ．6 81 0 0 ．55 04 9 ．7 41 ．7 63 ．5 39 9 ．5 l1 ．0 50 ．1 51 4 ．2 31 0 5 ．0 A s1 09 ．7 60 ．5 55 ．5 99 7 ．6 5 05 0 ．1 71 ．5 83 ．1 41 0 0 ．3 3结论 用等离子体质谱法测定铟中的微量元素具有快 速、准确、灵敏度高、选择性好等优点。铟中砷、铝、 参考文献 铜、镉、镍、铅、铊、锡、锌的测定下限均≤0 ．0 0 0 1 ％， 测定准确度和精密度能完全满足铟的技术要求。该 方法同样适用于高纯铟中这些杂质元素的测定。 [ 1 ] 刘星星，文勃，熊兴安．铟基体分离及其杂质元素在I C P - M S 中的测定[ J ] ．湖南有色金属，2 0 0 2 ，1 8 4 4 3 4 5 [ 2 ] 熊晓燕，王津．金属铟中杂质元素的I C P - A E S 测定[ J ] ．广东有色金属学报，2 0 0 6 ，1 6 1 5 6 5 7 ． D e t e r m i n a t i o no fA s ，A I ，C u ，C d ，N i ，S n ，T I ，P ba n dZ ni nI n d i u mb yI n d u c t i v e l y C o u p l e dP l a s m aM a s sS p e c t r o m e t e r F E N GX i a n - j i n B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo f M i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h em e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no ft r a c eA s ，A I ，C u ，C d ，N i ，S n ，T l ，P ba n dZ ni ni n d i u mb y i n d u c t i v e l y c o u p l e dp l a s m am a s ss p e c t r o m e t e ri si n v e s t i g a t e d ．T h eo p t i m a li n s t r u m e n tw o r k i n gc o n d i t i o ni ss e l e c t e d ．T h ee f f e c t s o fi n d i u mm a t r i xo nt h ed e t e r m i n a t i o ncanb ee l i m i n a t e db ys e l e c t i n gs t a n d a r da d d i t i o nm e t h o da n di n n e rs t a n d a r d c a l i b r a t i o n ，a n dt h ei m p u r i t i e scanb ed i r e c t l yd e t e r m i n e d ．T h ed e t e r m i n i n gr e s u l t sw i t ht h i sm e t h o da r ea c c u r a t e a n dr e l i a b l e ．T h eD L sf o rt h e s ee l e m e n t sa r el e s st h a n0 ．0 0 0 1 ％．T h er e c o v e r i e so fs t a n d a r da d d i t i o nf o rt h e s e e l e m e n t sa r eb e t w e e n9 7 ％a n d1 11 ％．T h ep r o p o s e dm e t h o dh a sb e e na p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no fA s ，A I ，C u ， C d ，N i ，S n ，T l ，P ba n dZ ni ni n d i u mw i t h ．s a t i s f a c t o r yr e s u l t s ． K e y w o r d s a n a l y s i sc h e m i s t r y ；i n d i u m ；I n d u c t i v e l yC o u p l e dP l a s m a M a s sS p e c t r o m e t e r ；s t a n d a r da d d i t i o n m e t h O d 万方数据