高纯稀土中Sm元素检测方案

ThermoFisherS CIENTIFICThe world leader in serving science 方法开发报告 ICP-MS 测定高纯稀土中的其它稀土杂质元素赛默飞世尔科技痕量元素分析应用中心 检测项目 Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 仪器 iCAP Qc 试剂及标准品 高纯硝酸 (Trace Metal Grade， Fisher Scientific)； IV-ICPMS-71A 10 ug/mL (Inorganic Venture)) 工作曲线溶液 采用进口物质水溶液，做标准工作曲线，计算样品中元素含量； 样品前处理方法 样品直接用去离子水稀释50倍上机测定 仪器参数 Parameter Value Parameter Value Analyzer PressureReadback (mbar) 1.00E-06 Plasma Power(W) 1550 Spray ChamberTemperature (C) 2 Auxilliary Flow(L/min) 0.79 Cool Flow (L/min) 14 Nebulizer Flow(L/min) 1.06 Peristaltic Pump Speed(rpm) 25 Torch VerticalPosition -0.9 Q Cell gas (mL/min) He4.0 KED 3v 质量数选择 89Y、139La、140Ce、141Pr、144Nd、147Sm、151Eu、159Tb、 160Gd、163Dy、165Ho、166Er、169Tm、174Yb、175Lu 分析者 王艳萍 分析时间 2013-07-11至15 背景介绍 稀土(rare earth)有“工业维生素"的美称。稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素氧化物，以及与镧系元素化学性质相似似的(Sc)和亿(Y)共17种元素的氧化物。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用，随着科技的进步和应用技术的不断突破，稀土氧化物的价值将越来越大。 稀土的主要应用行业：石油化工、玻璃陶瓷、新材料、农业方面。在石油化工方面，用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点，因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程；在合成氨生产过程中，用少量的硝酸稀土为助催化剂，其处理气量比镍铝催化剂大1.5倍。在玻璃陶瓷应用方面，稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿，可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显像管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光；在熔制玻璃过程中，可利用二氧化饰对铁有很强的氧化作用，降低玻璃中的铁含量，以达到脱除玻璃中绿色的目的。新材料制作过程中，稀土钴及钕铁硼永磁材料，具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积，被广泛稀土永磁微电机；用于电子及航天工业；纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶，可用于微波与电子工业。农业方面，研究结果表明，稀土元素可以提高植物的叶绿素含量，增强光合作用，促进根系发育，增加根系对养分吸收。稀土还能促进种子萌发，提高种子发芽率，促进幼苗生长。除了以上主要作用外，还具有使某些作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力。 而世界上70%稀土矿藏在中国，中国的70%的矿藏在内蒙古和江西。所以中国是稀土出口大国，对稀土纯度的检测提出了很高的要求。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定微量元素具有操作简单、干扰少等优点，而且可多元素同时测定、灵敏度高、动态范围宽，可测定生高纯稀土中的杂质重金属元素。 样品前处理 称取固体高纯稀土 0.1000g 于聚四氟乙烯烧中中，加入10mL的盐酸，加热溶解冷却后，定容到200mL 塑料容量瓶中，待测。 在15种高纯稀土中，分别加入 5 ug/L 的其它杂质稀土元素，来帮助实验选择最佳实验条件。 三、 标准工作曲线浓度，及回归线性相关系数 分别将 IV-ICPMS-71A、SCLI-CAL-155B用1%的硝酸配制成为 blank、1.0、2.0、5.0、10 ug/L 的校准溶液。6020ISS 配制 10ppb的内标溶液作为内标 Details <中副160Gd (KED)-IS：133Cs(KED) ..... ..... ... .+.. f(x)=b*x+a Parameter Value Confidence Delta at 90% StdErr Rel. StdErr[] b 85.753.727 +/-2.569.936 1.741.267 2.031 a 42.222 +/-0.000 0.000 0.000 Details .. f(x)=b*x+a Parameter Value Confidence Delta at 90% StdErr Rel. StdErr [%] b 352.645.526 +/-6.069.520 4.112.419 1.166 a 163.334 +/-0.000 0.000 0.000 R 11.000 BEC 0.000 ppb IDL(LOD) 0.000 ppb Details 四、 测试结果(g/L) 因为稀土中干扰很复杂，不同基质中干扰是不同的，所以下表给出的是在具体基质下，待测元素选择不同的同位素。红色代表因前面测定过高基体，污染下面相邻的几个样品。黄的本底代表在样品高基体下，一些干扰去除干净，由于做样时间比较仓促，在此实验条件没有完全去除干扰。绿色Y、Ce比较难清洗干净，可能导致后面样品测试这两个元素时，， 一直偏高。 ppb 89Y(KED) 139La(KED) 141Pr(KED) 142Ce(KED) 146Nd(KED) 147Sm(KED) 151Eu(KED) 159Tb(KED) Y样品 4.20 4.20 5.24 4.32 4.22 5.43 4.06 Ce 样品 9.54 14.33 4.10 5.95 4.70 5.22 79.65 La 样品 6.28 4.11 6.30 4.37 4.29 4.88 4.11 Pr样品 5.66 8.39 10.26 7.40 4.12 4.90 12.48 Nd样品 6.15 6.07 10.69 10.21 4.19 5.44 497.35 Sm 样品 11.46 6.90 10.42 1.78 8.26 4.74 4.20 Eu 样品 5.49 5.03 5.45 6.61 5.47 13.02 3.84 Gd 样品 5.98 5.17 5.21 8.12 5.17 7.68 9.02 7.47 Tb 样品 6.39 4.81 4.76 8.02 4.82 5.92 5.59 Dy 样品 7.21 4.90 4.97 7.52 4.89 6.39 5.66 10.11 Ho 样品 5.92 4.88 4.84 6.36 4.80 5.38 5.01 5.95 Er样品 5.97 4.88 4.74 6.56 4.79 4.74 4.70 4.83 Tm样品 6.04 5.31 4.75 7.93 5.10 4.67 4.63 4.64 Yb样品 6.09 4.94 4.75 7.12 4.78 4.80 4.62 4.47 Lu样品 5.57 4.64 4.32 10.31 4.36 4.42 4.22 4.05 ppb 160Gd(KED) 163Dv(KED) 165Ho(KED) 166Er(KED) 169Tm(KED) 174Yb(KED) 175Lu(KED) Y样品 4.21 4.85 4.83 4.26 4.70 5.20 5.34 Ce 样品 4.72 4.97 4.53 5.57 4.60 5.16 5.09 La 样品 4.38 4.51 4.22 5.74 4.24 4.56 4.84 Pr样品 5.25 4.31 4.13 4.99 4.14 4.40 4.66 Nd样品 5.21 4.38 23.70 4.86 4.38 4.54 4.87 Sm 样品 5.06 135.97 5.20 51.99 4.63 4.66 Eu 样品 4.76 4.24 4.10 5.29 52.96 4.56 4.59 Gd 样品 4.49 4.23 4.75 5.19 4.76 202 Tb样品 55.58 6.62 4.03 5.49 4.16 5.39 4997 Dy 样品 5.10 6.92 5.39 4.16 4.57 4.69 Ho 样品 6.47 10.90 4.76 4.25 4.66 5.20 Er 样品 5.04 5.57 7.26 4.42 4.74 5.59 5.59 Tm 样品 4.94 5.31 5.83 4.71 4.94 Yb样品 4.84 4.78 4.97 16.08 15.37 5.17 Lu 样品 4.18 4.27 4.13 8.12 6.93 6.39 五、 结果讨论 稀土元素质量数从89到175，质量数跨度大，各元素的电离能也有很大区别。所以在内标元素的选择上不能用单元素作为内标，选择多元素虚拟内标会很好的校正不同稀土元素之间的基体效应的差异。 下表是单独采用 Cs 作为内标时的结果，与预加入的 5 ug/L 结果存在差异。在 Cs133左右质量数周围的数据的回收率都不错，但与Cs133差距较远的质量数明显偏低。 ppb 89Y(KED) 139La(KED) 141Pr(KED) 142Ce(KED) 146Nd(KED) 147Sm(KED) 151Eu(KED) 159Tb(KED) Y样品 4.20 3.96 4.90 3.92(Nd146) 3.80 3.76 3.29 Ce 样品 9.54 14.33 3.87(highR) 5.40(Nd146) 4.23 4.11 64.52 La 样品 6.28 3.88 5.90 3.97(Nd146) 3.86 3.95 3.33 Pr样品 5.66 8.39 9.60(Ce140) 6.72(Nd146) 3.71 3.69 10.11 Nd 样品 6.15 6.07 10.69 9.56(Ce140) 3.77(Sm152) 3.71Eu153) 402.85 Sm 样品 11.46 6.90 10.42 11.03 7.50 4.12(highR) 3.40 Eu 样品 5.49 5.03 5.14 6.19 4.96 11.72 3.11 Gd样品 5.98 5.17 4.91 7.60 4.69 6.91 7.85 6.05 Tb 样品 6.39 4.81 4.49 7.51 4.37 5.33 4.86 Dy样品 7.21 4.90 4.69 7.04 4.44 5.75 4.92 8.19 Ho 样品 5.92 4.88 4.56 5.95 4.36 4.84 4.36 4.82 Er样品 5.97 4.88 4.47 6.14 4.35 4.27 4.09 3.91 Tm 样品 6.04 5.31 4.48 7.42 4.63 4.20 4.03 3.76 Yb样品 6.09 4.94 4.48 6.66 4.34 4.32 4.02 3.62 Lu 样品 5.57 4.64 4.07 3.96 3.98 3.67 3.20 稀土元素质量数从 89 到 175，质量数跨度大，各元素的电离能也有很大区别。所以在内标元素的选择上不能用单元素作为内标，选择多元素虚拟内标会很好的校正不同稀土元素之间的基体效应的差异。