ICP-AES法测定氧化铥中14种稀土杂质元素研究
郑建明
摘 要： 采用ICP-2000等离子发射光谱仪对纯度99.8%～99.99%的氧化铥中14种稀土杂质的分析线和基体效应进行了分析。详细考察了谱线干扰情况，选定了合适的分析谱线，并测定了14种稀土杂质的方法检出限（0.002~0.181 μg/mL），同时通过样品测量分析了基体匹配效应。该方法简单、快速、准确，对实际样品的测定具有一定的参考价值。
关键词： 稀土； 氧化铥； ICP- AES
随着工业及高科技的发展, 稀土金属和氧化物已经在发光材料、磁性材料、激光器、新型光电源等各个领域获得广泛应用[1]。稀土金属用作反应堆的结构材料和控制材料, 起着其他化学原料不可替代的作用[2]。稀土重要地位的日益体现, 使得对稀土分析的要求也越来越高。氧化铥作为价格昂贵的稀土氧化物, 市场需求量日益递增。因此，对氧化铥中稀土杂质的全分析显得十分必要。
本文采用ICP-2000等离子发射光谱仪, 通过谱线描迹考察了纯Tm2O3基体对其余14种稀土杂质元素的谱线干扰情况，归纳出了合适的分析谱线，并选择以上谱线制作工作曲线，得出每个元素在纯Tm2O3中的方法检出限。同时，通过比较纯Tm2O3基体和无Tm2O3基体中14种元素的标准曲线和样品测量结果，分析基体匹配效应。该方法简单、快速、精密度好，检出限低，应用于实际样品的测定，结果满意。
1 实验部分
1 .1 仪器及试剂
ICP-2000等离子体发射光谱仪（江苏天瑞分析仪器股份有限公司）（主要工作参数见表1），实验室级超纯水器（南京易普易达科技发展有限公司），DB-3不锈钢电热板（金坛市杰瑞尔电器有限公司）。
高纯氧化铥，质量分数大于99.99%；15种稀土元素（La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y）储备液：1000 μg/mL单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；盐酸：优级纯（江苏强盛化工有限公司）；超纯水。
表1 ICP-2000工作条件
工作条件 | 参数 | 工作条件 | 参数 |
等离子气流量 | 750 L/h | 积分时间 | 0.5 s |
载气流量 | 20 L/h | 积分方式 | 高斯曲线 |
载气压力 | 0.2 MPa | 测量次数 | 3 |
R.F功率 | 1.0 kw | | |
1.2 标准溶液和自制质控溶液配制
1.2.1 含高纯Tm2O3基体标准和自制质控溶液的配制
准确称取1.1420 g高纯氧化铥于100 mL烧杯中，加入10 mL浓盐酸，置于电热板低温溶解至澄清，冷却后转移至100 mL容量瓶中，以超纯水定容至刻度，摇匀。此溶液中Tm：10000 μg/mL。
准确称取三份0.5710 g高纯氧化铥于100 mL烧杯中，均加入5mL浓盐酸，置于电热板低温溶解至澄清，冷却后均转移至50 mL容量瓶中，向其中分别加入100 μL、250 μL、500 μL 其余14种稀土元素（La,Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Lu,Y）的储备液，以超纯水定容至刻度，摇匀。此溶液中Tm：10000 μg/mL，其余14种稀土杂质元素含量：2 μL/mL、5 μL/mL、10 μL/mL。其中5 μL/mL含量溶液为自制质控样品溶液。
1.2.2 无Tm2O3基体标准溶液的配制
取3个50 mL容量瓶，分别加入0 μL、100 μL、500 μL 其余14种稀土元素（La,Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb,Lu, Y）的储备液，以超纯水定容至刻度，摇匀。以上三份溶液中Tm：0 μg/mL，其余14种稀土元素含量：0 μL/mL、2 μL/mL、10 μL/mL。
1.3 实验方法
采用ICP-2000等离子体发射光谱仪，在相同的仪器工作条件下，对含高纯Tm2O3基体标准溶液与无Tm2O3基体标准溶液中14种稀土杂质元素分别进行谱线描迹。选出各个元素无干扰的分析谱线。
应用以上分析线，分别制作含基体的工作曲线和无基体工作曲线。并对含
5 μL/mL稀土杂质的自制质控样品进行测量。
2 结果与讨论
2.1 最佳分析线的选择
对含高纯Tm2O3基体标准溶液与无Tm2O3基体标准溶液中14种稀土杂质元素（含量10 μL/mL）分别进行谱线描迹。考察分析线强度及背景干扰等情况，从而选出各个元素无干扰的分析谱线。结果见表2。
表2 14种稀土杂质元素最佳分析线
元素 | 分析线/nm | 元素 | 分析线/nm |
La | 333.749，379.478 | Tb | 350.917，367.635 |
Ce | 413.765，413.380 | Dy | 353.170，364.540 |
Pr | 390.844，414.311 | Ho | 339.898 |
Nd | 401.225，430.358 | Er | 337.271 |
Sm | 359.260，442.434 | Yb | 328.937，369.419 |
Eu | 381.967，412.970 | Lu | 261.542，350.739 |
Gd | 342.247，335.047 | Y | 371.030，324.228 |
2.2 基体效应
应用最佳分析线，分别制作含基体的工作曲线和无基体工作曲线。同时对含5 μL/mL稀土杂质的样品进行测量。结果发现，Tm基体对Yb328.937nm,
Gd335.047nm,Ho339.898nm,Gd342.247nm,Lu350.739nm,Yb369.419nm,Pr390.844nm的测定有影响，对此分析线应采用基体匹配法校正基体对测定的影响；其余元素分析线应用基体匹配工作曲线和无基体匹配工作曲线得到的样品含量值基本一致，见表3。因此在实际样品的测量中Yb328.937nm, Gd335.047nm, Ho339.898nm,Gd342.247nm,Lu350.739nm,Yb369.419nm,Pr390.844nm应采用基体匹配法，其余元素分析线可以直接使用无基体标准曲线进行测定（见图1）。
图1 Tm基体对Yb,Ho,Gd,Lu,Yb,Pr的测定有影响
2.3 方法检出限
以最佳分析线，对含高纯氧化铥的基体溶液测定11次，求出各元素的σ值。以3σ/k 求出方法检出限，结果见表4。
表3 基体效应
元素 | 基体匹配 | 无基体匹配 |
分析线/nm | 工作曲线 斜率k | 测量值 μL/mL | 工作曲线 斜率k | 测量值 μL/mL |
Lu 261.542 | 11236.0 | 4.85 | 8196.7 | 5.09 |
Y 324.228 | 10204.1 | 4.78 | 9708.7 | 4.89 |
Yb 328.937 | 11627.9 | 4.88 | 10101.0 | 7.38 |
La 333.749 | 757.6 | 5.30 | 992.1 | 4.53 |
Gd 335.047 | 583.4 | 4.93 | 547.6 | 6.08 |
Er 337.271 | 981.4 | 5.01 | 970.9 | 5.20 |
Ho 339.898 | 301.3 | 5.00 | 273.1 | 6.38 |
Gd 342.247 | 881.8 | 4.93 | 811.7 | 6.31 |
Lu 350.739 | 278.0 | 4.85 | 280.0 | 8.60 |
Tb 350.917 | 381.7 | 4.88 | 336.7 | 5.01 |
Dy 353.170 | 992.1 | 4.95 | 896.1 | 4.66 |
Sm 359.260 | 374.1 | 4.48 | 322.9 | 5.06 |
Dy 364.540 | 821.0 | 4.87 | 698.3 | 4.82 |
Tb 367.635 | 181.9 | 4.74 | 168.7 | 5.57 |
Yb 369.419 | 14285.7 | 4.91 | 8547.0 | 7.41 |
Y 371.030 | 11627.9 | 5.05 | 9901.0 | 4.62 |
La 379.478 | 829.9 | 4.85 | 772.2 | 5.18 |
Eu 381.967 | 1464.1 | 4.89 | 10526.3 | 4.78 |
Pr 390.844 | 169.2 | 4.68 | 170.3 | 6.45 |
Nd 401.225 | 307.7 | 5.00 | 273.1 | 4.54 |
Eu 412.970 | 939.8 | 4.86 | 1057.1 | 4.86 |
Ce 413.380 | 173.7 | 4.80 | 162.4 | 4.47 |
Ce 413.765 | 155.5 | 4.89 | 151.6 | 5.92 |
Pr 414.311 | 142.4 | 4.84 | 132.5 | 4.32 |
Nd 430.358 | 167.8 | 4.97 | 149.4 | 5.26 |
Sm 442.434 | 167.1 | 4.82 | 147.9 | 4.61 |
表4 方法检出限
元素分析线/nm | 检出限μL/mL | 元素分析线/nm | 检出限μL/mL |
Lu 261.542 | 0.031 | Tb 367.635 | 0.121 |
Y 324.228 | 0.029 | Yb 369.419 | 0.220 |
Yb 328.937 | 0.131 | Y 371.030 | 0.003 |
La 333.749 | 0.019 | La 379.478 | 0.043 |
Gd 335.047 | 0.190 | Eu 381.967 | 0.003 |
Er 337.271 | 0.042 | Pr 390.844 | 0.130 |
Ho 339.898 | 0.299 | Nd 401.225 | 0.022 |
Gd 342.247 | 0.154 | Eu 412.970 | 0.006 |
Lu 350.739 | 0.108 | Ce 413.380 | 0.039 |
Tb 350.917 | 0.040 | Ce 413.765 | 0.174 |
Dy 353.170 | 0.013 | Pr 414.311 | 0.064 |
Sm 359.260 | 0.029 | Nd 430.358 | 0.051 |
Dy 364.540 | 0.033 | Sm 442.434 | 0.055 |
3 结论
采用ICP-2000等离子发射光谱仪对纯度99.8%～99.99%的氧化铥中14种稀土杂质的分析线和基体效应进行了分析，选择了无干扰的分析线作为最佳分析线。结果发现，Yb328.937nm, Gd335.047nm, Ho339.898nm,Gd342.247nm, Lu350.739nm,Yb369.419nm,Pr390.844nm应采用基体匹配法，其余元素分析线应用基体匹配工作曲线和无基体匹配工作曲线得到的样品含量值基本一致，可以直接使用无基体标准曲线测定实际样品。该方法简单、快速，检出限低，对实际样品的测定具有很好的参考价值。
参考文献
[1] 郑永风, 葛晓红, 史文革1P507 萃取分层分离ICP -A ES 法测定高纯氧化铥中14 种稀土杂质元素. 铀矿地质, 1999, 15 (5) : 310-316
[2] 谷胜, 李冰, 孙大海, 等.稀土元素原子发射光谱及其谱线干扰的高分辨率ICP- A ES 研究. 光谱学与光谱分析, 1997, 17 (2) : 88-94
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