实验部分
试剂
49%氢氟酸(G3级别);电子级硝酸
Al,B,Ba,Be,Bi,Ca,Cd,Co,Cr,Cu,Fe,Ga,K,Li,Mg,Mn,Na,Ni,Pb,Se,Sr,Te,Tl,Zn 24元素混合标液(Pure VIII,100μg/mL)
Ti,Zr单元素标准溶液(1000 μg/mL,国家有色金属及电子材料分析测试中心)
超纯水(电阻率18.2兆欧,Milli-Q)
溶液配制及样品前处理
混合标准溶液‖:将Ti,Zr加入到24元素混合标液中,配制成10.0 μg/mL 26元素混合标液;
标准曲线系列浓度:分别准确吸取混合标准溶液‖ 0、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、1.0 mL置于7个离心管中,用5%硝酸定容至10mL摇匀待用,此系列溶液浓度分别为0.0 μg/L、10.0 μg/L、20.0 μg/L、50.0 μg/L、100.0 μg/L、200.0 μg/L、1000.0 μg/L。各元素标准系列使用液,其质量浓度见表1。
表1.ICP-OES法各元素混合标准系列使用液浓度(点击查看大图)
(单位为微克每升)
样品处理
a)样品破碎
首先用木锤或不锈钢锤将块状石英样品粉碎,将粉碎后的石英样品用10%左右的盐酸浸泡去除表面可能的污染元素;随后使用超纯水冲洗石英样品至中性,最后将冲洗干净的石英样品置于100℃烘箱中烘干,取出冷却后,用玛瑙研钵研磨至细粉状,待测。
b)湿法消解
准确称取1.0g(精确至0.0001g)样品于干净的聚四氟乙烯烧杯中,仔细加入10mL氢氟酸+1mL硝酸,盖上盖子,在120°电热板上消解约2h至样品全部溶解,开盖升温至200°赶酸至尽干,取下加入3mL 50%硝酸溶解残渣,用去离子水转移至15mL塑料刻度离心管中,并定容至10mL,摇匀待测。同时做2份试剂空白。
实验仪器及设备
Avio 200 ICP-OES及其平板等离子体系统
石墨加热板
仪器参数及方法优化
表2.仪器参数
结果与讨论
标准曲线
本实验中采用标准曲线法,对待测的每个元素各选取了1-2条谱线用于实验,通过对每条谱线进行样品加标溶液、试剂空白和得到的强度图进行对比,选择无谱峰干扰、信背比高的谱线作为分析谱线。结果发现,16种微量元素的线性相关系数R均大于0.9995,各元素选择谱线和相关系数如下表3所示。
表3.16种元素线性相关系数
各元素校准曲线如下图(cps/s,μg/L)
图1.各元素校准曲线(点击查看大图)
检出限和样品测试结果
实验使用湿法消解,测试10个空白溶液,以10个空白的3倍标准偏差(溶液检出限)乘以稀释因子10(1.0g-10mL),作为该条件下的方法检出限(μg/g)。
表4. 16种元素检出限
本实验湿法消解样品测试结果如表5所示,根据《GB/T32649-2016 光伏用高纯石英砂》标准,测试样品符合光伏用高纯石英砂对微量杂质元素Ni、Fe、B、Mn、Cr、Mg、Ca、Cu、Ti、Al、Na、Li、K等的限值要求。同时从结果可以看出,16种杂质元素的加标回收率处于90%-115%之间,结果可靠。
表5.样品测试结果及回收率
样品重复性(RSD%)
采用湿法消解,石英A的样品加标20ppb测试11次计算相对标准偏差。
表6.样品重复性
实验使用Avio 200 ICP-OES,采取标准曲线法的测量方式,通过对各元素线性、检出限、加标回收率的考察,表明Avio 200 ICP-OES具有高灵敏度、强稳定性等技术优势,完全适用并能够更好的满足和完成高纯石英砂中Al、B、Mn、Ca、Ti、Zr、Mg、Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Na、Ni、K、Li等多种杂质元素的测量需求。
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