电感耦合等离子体质谱法测定高纯氧化钕中的稀土杂质论文.docVIP

　　电感耦合等离子体质谱法测定高纯氧化钕中的稀土杂质论文 宋雪洁 刘欣丽 段太成 陈杭亭 【摘要】 基于电感耦合等离子体四极杆质谱仪进行Nd2O3中稀土杂质测定，着重研究了碰撞反应池技术（CCT）用于基体Nd氧化物和氢氧化物干扰离子的消除。研究表明，以10% O210% Ar80% He为碰撞反应气，保持反应气流速为0.1 mL/min，并通过调谐仪器参数，获得159Tb， 165Ho， 163Dy 同位素的175TbO.freel， Eu， Gd， Er， Tm， Yb和Lu等元素采用常规模式测定，其中Pr的测定采用高分辨以消除基体Nd前沿峰干扰。结合干扰系数校正，所建立的方法适用于99.999％ Nd2O3的纯度分析，RSD小于5%, 加入回收率令人满意。 【关键词】 高纯物质，氧化钕， 电感耦合等离子体质谱， 碰撞反应池， 氧气 1 引言 高纯稀土氧化物具有特殊的物理化学性质，在工业部门和高科技领域有着广泛的应用。随着现代科技的进步及新材料研究领域的不断发展，对各类高纯稀土氧化物产品的纯度要求越来越高，因此，必须建立灵敏、准确及快速的分析方法适用于产品质量评判与控制。 目前，电感耦合等离子体光谱法（ICPOES）1,2和电感耦合等离子体质谱法（ICPMS）仍然是高纯物质3、高纯稀土产品中稀土及非稀土杂质［４～６］的主要检测方法。其中，ICPOES由于灵敏度相对较低及各种稀土元素光谱线干扰严重而难以满足纯度高于99.99%高纯稀土产品的分析要求。相对而言，ICPMS具有更高的灵敏度和更低的检出限，被广泛用于高纯稀土产品的分析。然而，基体效应和质谱干扰仍然是ICPMS技术存在的主要问题，尤其对于常规的四极杆质谱而言，质谱干扰有时尤为严重。 轻稀土元素Nd有7个同位素，高纯Nd2O3是高纯稀土氧化物分析中质谱干扰最为严重的。刘湘生等７对ICPMS测定高纯Nd2O3中杂质进行的研究表明，Tb， Dy和Ho由于受到严重的氧化物或氢氧化物干扰而难以直接测定。He等８对ICPMS直接测定高纯Nd2O3中稀土杂质时的仪器条件进行了系统的研究，校正了NdO+和NdOH+对Tb和Ho造成的多原子离子干扰。Pedreira等９研究了以HPLC与HRICPMS结合分析高纯Nd2O3中的杂质，所建立的方法可用于纯度大于99.9%Nd2O3中杂质的分析。 碰撞/反应池技术是在20世纪90年代末发展起来的一种消除质谱干扰技术，可以选择性地改善甚至消除谱线干扰。本研究通过在碰撞/反应气体中引入O2，解决了高纯Nd2O3稀土杂质分析时NdO+和NdOH+对Tb， Dy和Ho造成的多原子离子干扰。 2 实验部分 2.1 仪器与试剂 XseriesⅡ型电感耦合等离子体质谱仪（美国Thermo公司），配备半导体雾室致冷装置和六极杆碰撞反应池系统，Xt镍锥接口。仪器操作参数见表1。其中141Pr测定采用高分辨率模式（分辨率设置，125），其它元素采用标准分辨率模式。Tb， Dy和Ho测定采用六极杆碰撞/反应池技术，反应气中引入O2，将Tb， Dy和Ho转化为相应氧化物离子进行测定，此时对部分参数进行调谐：四极杆偏压（－9.8 V）、六极杆偏压（－4.7 V）、聚焦电压（－2.0 V）及混合反应气流速（0.1 mL/min）。 表1 ICPMS仪器操作参数（略） Table 1 Parametres for ICPMS 1000 mg/L的La, Ce, Pr, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm,.freelL烧杯中，加入5 mL水，1 mL HNO3，盖上表面皿于80 ℃低温加热；样品溶解后，再加入0.5 mL H2O2。冷却后，转入50 mL容量瓶中，以水定容至刻度。此溶液中含有Nd2O3 1.0 g/L，根据实验需要可进一步稀释。同时制备空白溶液。 3 结果与讨论 3.1 谱线干扰分析以及测定同位素选择 Nd有7个天然同位素：142Nd(27.2％)， 143Nd(12.2％)， 144Nd(23.8％)， 145Nd(8.3％)， 146Nd(17.2％)， 148Nd(5.7％)和150Nd(5.6％)。在进行高纯Nd2O3纯度分析时，单同位素元素Tb， Ho受到来自基体Nd严重的氧化物离子和氢氧化物离子干扰。Dy虽然有7个天然同位素，但是同位素156Dy丰度太低(0.06%)，难以用于定量分析，而其它6个同位素均受到基体Nd的氧化物离子或/和氢氧化物离子的干扰。文献报道采用基体分离10或干扰系数校正方法8能够在一定程度上校正上述干扰，但是所建立的方法都有一定的局限性。本研究尝试采用六极杆碰撞/反应池技术，以反应气中引入O2，消除基体Nd对Tb， H