[发明专利]一种超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法

摘要

本发明公开了一种超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，包括以下步骤：第一步，配制测试所需溶液；第二步：样品前处理；第三步：样品基体分离；第四步：制备工作曲线溶液；第五步：绘制工作曲线；第六步：测定样品溶液中十四种杂质稀土金属离子含量；第七步：计算。本发明方法中各稀土杂质元素检测限为0.0024～0.0057ng/mL，定量限为0.008～0.019μg/g，满足7N超高纯铈化合物纯度检测需求，解决了现有电感耦合等离子体质谱方法中由于铈的多同位素性质形成氧化物及氢氧化物等干扰而无法应用于7N级别超高纯铈中杂质含量测定的问题。本发明的测定方法，操作简便、效率高、灵敏度高。

主权项

1.一种超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，十四种稀土金属离子是钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，其特征在于包括以下步骤：第一步：配制检测所需溶液本检测方法中所用的水未做说明时指GB/T 6682规定的一级水(电阻率18.2MΩ.cm)；ρ＝1.4g/mL的硝酸：超痕金属级；5％(V/V)硝酸溶液和2％(V/V)硝酸溶液：由硝酸与超纯水按比例配制；pH＝4.0缓冲溶液：取三水乙酸钠54.4g以超纯水适量溶解，加92ml冰醋酸，超纯水稀释至1000ml；2％(m/V)氢氧化钠溶液：准确称取10.0g氢氧化钠，适量水溶解后，转移至容量瓶，超纯水稀释至500mL；高锰酸钾溶液：浓度为1.0～10.0g/L，以高锰酸钾和超纯水配制；Cyanex272萃取剂：二(2,4,4‑三甲基戊基)次膦酸，浓度为为0.01～0.10mol/L；0.05mol/L Cyanex272/环己烷溶液：准确称取二(2,4,4‑三甲基戊基)次膦酸14.52g，以环己烷溶解，定容至1000mL制得；所述三水乙酸钠、冰醋酸、氢氧化钠、高锰酸钾、二(2,4,4‑三甲基戊基)次膦酸和环己烷均为优级纯；第二步：样品前处理准确称取质量m＝0.1000g的样品，于PFA消解罐中，加入1.0mL硝酸(MOS)，加热使样品完全溶解，冷却后转移至容量瓶，加入去离子水定容至50mL(体积为V₀)，得到样品溶液，同流程制作样品空白溶液；第三步：样品基体分离准确移取5.0mL(体积为V₁)上步所制得的样品溶液及样品空白溶液于石英烧杯中，加入2％(m/V)氢氧化钠溶液调节溶液pH至3.0～6.0，将溶液分别转移至分液漏斗中，依次加入20.0mL pH＝4.0缓冲溶液、1.0～5.0mL 5.0mg/mL的高锰酸钾溶液、5～30mL Cyanex272/环己烷溶液，振摇1～10min，静置后弃去水层，往剩余有机相中加入1％～30％(V/V)硝酸水溶液10mL，进行反向萃取，静置后分离有机相，水相减压蒸干至约2mL，之后用5％(V/V)硝酸溶液准确定容至10.0mL，得到分离基体后的样品溶液(体积为V₂)及样品空白溶液(体积为V₃)，待测；第四步：制备工作曲线溶液取含钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥的多元素稀土元素混合标准储备液(持国家一级标准证书，由国家标准物质研究中心提供)，100mg/L，将该标准储备液以2％(V/V)硝酸溶液逐级稀释得到3～10个浓度梯度的溶液，浓度梯度分布在0.0～100.0ng/mL，制得工作曲线溶液；取铯元素标准储备液，用超纯水稀释至0.01～10.0μg/mL，作内标溶液；第五步：绘制工作曲线使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(ICP‑MS/MS)进行测定，以氩气作为载气，氦气、氧气及氨气作为碰撞/反应池气体，设置好仪器的测量参数，其中钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、镝、钬、铒、铥、镱、镥元素采用氧气质量转移模式进行测定，铽Tb元素采用氨气质量转移模式进行测定，测试过程中使用1.0μg/mL铯溶液作在线内标，分别测定第四步中所制得的不同浓度的工作曲线溶液中十四种稀土金属离子的浓度，以各元素的多元素稀土元素混合溶液信号强度为纵坐标，以多元素稀土元素混合溶液浓度为横坐标，使用仪器自带软件绘制得到十四种稀土金属离子浓度与信号强度工作曲线；第六步：测定样品溶液中十四种稀土金属离子含量使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(ICP‑MS/MS)进行测定，以氩气作为载气，氦气、氧气及氨气作为碰撞/反应池气体，设置好仪器的测量参数，测试过程中使用1.0μg/mL铯溶液作在线内标，对第三步中制得的样品溶液及样品空白溶液中的十四种稀土金属离子浓度进行测定，测试结果使用仪器自带软件根据第五步中绘制的工作曲线直接计算得到，样品中各元素含量测试结果为c_x1，样品空白中各元素测试结果为c_x0，，其中x代表各元素；第七步：计算原始样品中各稀土杂质元素的质量分数以ω_x表示，并按照如下公式计算：即：其中：m——第二步中准确称量所得样品质量，单位为克(g)；V₂——第三步中制得的分析样品溶液体积，单位为毫升(mL)；V₃——第三步中制得样品空白溶液体积，单位为毫升(mL)；c_x1——第六步中仪器测试所得样品溶液中稀土金属含量，单位为纳克每毫升(ng/mL)；c_x0——第六步中测试所得样品空白溶液中稀土金属含量，单位为纳克每毫升(ng/mL)；V₀——第二步中样品溶液总体积，单位为毫升(mL)；V₁——第三步中分取样品溶液体积，单位为毫升(mL)；原始样品铈化合物中铈元素含量ω_Ce为：其中：∑ω_x——样品中各稀土金属杂质含量总和；M_Ce——样品中铈元素原子质量，单位为克每摩尔(g/mol)；M_s——样品分子质量，单位为克每摩尔(g/mol)。