高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜在高純金屬分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、高純金屬在高科技領(lǐng)域應(yīng)用不斷發(fā)展，對(duì)高純金屬純度的要求也越來越高。由于痕量元素嚴(yán)重影響高純金屬的力學(xué)性能，特別是高純金屬的強(qiáng)度和塑性，因此，對(duì)高純金屬中痕量元素的含量必須進(jìn)行嚴(yán)格控制和準(zhǔn)確檢測(cè)。電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法具有靈敏度高、精密度好、檢出限低、多元素同時(shí)檢測(cè)并可提供同位素比值信息的分析特性，在高純金屬的分析方面得到廣泛應(yīng)用，但由于大量金屬基體的存在以及由于引入溶劑所產(chǎn)生的譜重疊干擾仍然是ICP-MS法所面臨的嚴(yán)重問

2、題。高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜（HR-ICP-MS）法的出現(xiàn)有效消除了由等離子體、水以及基體元素所產(chǎn)生的多種干擾。本文系統(tǒng)地闡述了HR-ICP-MS法的理論基礎(chǔ)，并圍繞HR-ICP-MS法在高純金屬中的分析應(yīng)用在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了有效的探索： （1）研究了利用HR-ICP-MS法測(cè)定高純金屬氧化鋅中Na、Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Cd、Sb、Pb共13種痕量元素的分析方法?？疾炝薍C1和高濃度鋅產(chǎn)生的

3、基體效應(yīng)，確定了實(shí)驗(yàn)的最佳測(cè)定條件。采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量分析，直接測(cè)定高純氧化鋅中13種元素的結(jié)果與參考值一致，各待測(cè)元素的檢出限范圍為0.02μg/g～6μg/g，RSD小于4.7％，回收率在90％～110％之間。采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）法、原子吸收光譜（AAS）法與本法進(jìn)行了對(duì)比分析，研究表明，HR-ICP-MS法的檢出限明顯低于ICP-AES法和AAS法1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。 （2）本文采用HR-IC

4、P-MS法同時(shí)測(cè)定了高純二氧化鈦中26種雜質(zhì)元素。樣品用硫酸銨和濃硫酸分解后，試液直接用HR-ICP-MS法同時(shí)上述痕量元素，避免了大量的質(zhì)譜干擾，考察了采用內(nèi)標(biāo)元素對(duì)基體效應(yīng)的校正，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量分析，確定了實(shí)驗(yàn)的最佳測(cè)定條件。研究結(jié)果表明，方法的檢出限為0.004μg/g～0.63μg/g，回收率為87.6％～106.4％，RSD小于3.5％。在優(yōu)化的進(jìn)樣條件及質(zhì)譜參數(shù)下，HR-ICP-MS法測(cè)定高純二氧化鈦中痕量元素時(shí)大部

5、分元素具有高靈敏度。 （3）高純鎵中的痕量雜質(zhì)對(duì)材料的物理性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，本文利用HR-ICP-MS法測(cè)定高純鎵樣品中Be、Mg、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、As、Mo、Ag、Cd、In、Sb、Ba、Pb、Bi等23種痕量元素。樣品用HNO3+HC1微波消解后，試液直接進(jìn)樣用HR-ICP-MS法同時(shí)測(cè)定上述元素，避免了大量的質(zhì)譜干擾，詳細(xì)地研究了HC1和高濃度鎵產(chǎn)生的基體效應(yīng)，確定了

6、實(shí)驗(yàn)的最佳測(cè)定條件。研究結(jié)果表明，高濃度氯離子和高濃度鎵基體表現(xiàn)為對(duì)待測(cè)同位素信號(hào)產(chǎn)生抑制作用，以Sc、Rh、T1為多內(nèi)標(biāo)元素補(bǔ)償校正了鎵基體的抑制效應(yīng)；被測(cè)定元素的檢出限為0.001μg/L～0.21μg/L，回收率在89.8％～111.6％之間，RSD小于3.3％。研究方法可滿足純度為99.99％～99.99999％高純鎵的分析要求。 （4）建立了微波消解-HR-ICP-MS法同時(shí)測(cè)定高純鈷中24種痕量元素的分析方法。實(shí)驗(yàn)考

7、察了微波消解條件、基體效應(yīng)、質(zhì)譜干擾，并對(duì)ICP離子源及質(zhì)譜儀的檢測(cè)條件和微波消解參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化；樣品用HNO3+HC1微波消解后，試液直接用HR-ICP-MS法同時(shí)測(cè)定上述24種元素，選擇適當(dāng)?shù)馁|(zhì)譜分辨率模式克服了質(zhì)譜干擾；比較了以Sc、Y、Rh、In、Bi等多個(gè)內(nèi)標(biāo)元素對(duì)靈敏度漂移及基體效應(yīng)的校正作用，發(fā)現(xiàn)采用與被測(cè)元素質(zhì)量相近的內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行校正時(shí)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小，適應(yīng)多元素測(cè)定要求，建立了混合內(nèi)標(biāo)元素分段校正法消除靈敏度的漂移和基

8、體效應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明：方法的檢出限范圍為0.016μg/g～1.50μg/g，加標(biāo)回收率為92.2％～111.2％，RSD均小于3.6％。 （5）對(duì)于元素周期表中的大多數(shù)元素而言，它們?cè)诘入x子體（ICP）中具有高電離度（>90％）；但對(duì)于電離度小于50％的Be、Zn、As、Se、Sb、Hg等元素而言，采用ICP-MS法測(cè)定時(shí)靈敏度低。本文首次研究了乙二酸、乳酸、酒石酸和檸檬酸等有機(jī)試劑對(duì)不同質(zhì)量和不同電離電位元素HR-IC