ICP检测稀土元素时的参杂问题如何解决？

应助达人

锑对稀土元素基体效应的研究
摘要 通过ICP-AES研究样品中锑对稀土元素的影响，测定了不同浓度（0-1000ppm）下锑对试液密度、粘度的影响，研究了锑对等离子体激发温度、Ha线半宽度及对MgⅡ/MgⅠ强度比的影响。结果表明，在0-1000ppm浓度的Sb基体下，同一观测位置的激发温度差别不大。稀土元素谱线强度的测定显示，Sb对稀土元素（La、Y、）无显著的抑制作用，对稀土元素（Eu、Nd、Yb）有一定的抑制作用，随着基体浓度的增加，元素（La、Y、）的发射强度并无明显的变化，元素（Eu、Nd、Yb）的发射强度有一定的衰减。由此推断Sb不同于另外一种两性元素AL，会与稀土元素在高温条件下形成难熔和难挥发的稀土酸盐类化合物，从而对稀土的测定产生明显的基体效应。
关键词 基体效应，锑，稀土，电感耦合等离子体光谱分析
Abstract: The effect of Antimony, namely solution density and viscosity in different Antimony concentration, plasma excitation temperature, half peak width of Ha and the intensity ratio of MgⅡ/MgⅠ, was discussed with the utility of ICP-AES. The work presented shows that at the variety of Antimony concentration, the excitation temperature in the same location is of little difference, and the intensity of some rare earth elements(REEs),namely La and Y, is not significantly suppressed, while some REEs(Eu, Nd and Yb,etc) do attenuate, which deduces that the chemical properties of Antimony is quite different from that of Stibium, with significant matrix effect on the determination of REEs by forming refractory and non-volatile rare earth aluminate.
Keywords: matrix effect, Antimony, rare earth elements, ICP-AES

1 引言
为了研究锑是否会和另外一种两性元素铝一样在高温的ICP光源中，与稀土元素反应形成难熔和难挥发的稀土盐类化合物【1】。因而通过实验研究锑对稀土元素的基体效应，锑对溶液的物理性质、等离子体通道的激发温度、Ha线半宽度【2】及MgⅡ/MgⅠ强度比，探讨了锑对稀土元素基体效应的机理。
2    实验部分
2.1仪器与试剂
ICP-2000单道扫描等到等离子体光谱仪（江苏天瑞仪器股份有限公司），高频源频率40.68MHz，雾化器：同心雾化器。分析参数为：高频功率1000W，等离子气流量10L/min，载气流量0.6L/min，辅气流量 0.5L/min。本实验用该仪器测量同一观测高度处稀土元素发射线强度， Ha线半宽度及MgⅡ/MgⅠ强度比。单元素标准溶液：1000mg/L，国家钢铁材料测试中心制：Sb元素溶液：20g/L，用高纯锑粒溶于盐酸配制。
2.2实验与结果
2.2.1不同浓度锑基体对样品物理性质的影响 测定了不同浓度锑基体条件下对溶液粘度、密度及样品提升量的影响，其结果见表1，表1数据显示，锑基体浓度在1000mg/L内变化时，溶液粘度，密度随基体浓度增大而缓慢增大，对溶液提升量影响并不显著。

表1 不同浓度锑基体对样品物理性质的影响
Table 1. Physical properties of sample solution in different Antimony concentration
Sb

（mg/L）    粘度
V iscosity
（10-3Pa.s）    密度
D en sity
（g/mL）    提升量
U p take ra er
（mL/min）
50    0.92231    1.0117    1.50
100    0.92895    1.0138    1.49
250    0.94566    1.0181    1.49
500    0.95761    1.0255    1.51
1000    0.97533    1.0373    1.50


2.2.2 锑基体对等离子体激发温度和Ha线半宽度的影响 为了观察Sb基体对ICP光源激发条件的影响，测量Sb基体浓度与激发温度，Ha线半宽度及MgⅡ/MgⅠ强度比的关系。Ha线波长为656.3nm，镁线为MgⅡ280.270nm，MgⅠ285.213nm。激发温度Texc用FeI多谱线斜率法测量【3】。
从表2可以看出，当Sb基体浓度在0~1000mg/L范围内变动时，等离子体的激发温度、Ha线半宽度及MgⅡ/MgⅠ比均未发生显著变化。Ha的半宽度反映ICP的电子数密度，亦与激发温度有关，MgⅡ/MgⅠ比代表ICP光源的稳健性（robust），反映光源对基体变化的敏感性。表2所列3个参数均反映ICP激发特性，结果显示, Sb基体浓度对激发特性没有显著影响。

表2 锑基体对光源的影响
Table 2. Matrix effect of Sb on plasma
Sn（mg/L）    50    100    250    500    1000
MgⅡ/MgⅠ    8.55    8.46    8.18    8.30    8.14
Texc（K）    5282.8    5368.1    5356.5    5362.3    5290.5
Ha（nm）    0.095    0.097    0.096    0.097    0.095
2.2.3锑基体对稀土和非稀土元素谱线强度的影响 通过测定不同浓度锑基体下稀土元素和非稀土元素的发射强度（试液分别含10mg/L Y 、La、Nd、Eu、Yb稀土元素或10mg/L Ca、Mn、Cu、Zn非稀土元素）。其结果如表3和表4。通过表3的数据表明，随着锑基体浓度的升高，Y 、La稀土元素谱线强度变化并不显著，Nd、Eu、Yb则成一定的下降趋势，因此Sb基体对某些稀土元素的发射有一定的抑制作用；而表4的结果则表明，随着锑基体浓度的升高，Zn、Cu、Ca、Mn非稀土元素谱线强度无明显变化，锑基体对其无明显的抑制作用。



表3锑基体对稀土元素谱线的影响
Table 3 intensity of REEs in different Antimony concentration
Sb
（mg/L）    Y
371.029nm    La
408.671nm    Nd
401.225nm    Eu
381.966nm    Yb
369.420nm
0    145369.3    98578.3    32489.7    90369.7    145643.5
50    146651.0    96790.0    32365.0    85398.3    137252.7
100    148412.7    97437.0    31445.0    89018.0    138972.0
250    144923.7    97510.3    31900.7    86678.3    140053.7
500    144641.0    96940.3    31809.0    86585.0    141468.7
1000    140305.0    94504.7    30654.7    83786.3    133286.0

表4 锡基体对非稀土元素谱线的影响
Table 4. Intensity of non rare earth elements in Tin solution
Sb
（mg/L）    Zn
213.856nm    Mn
257.610nm    Cu
324.754nm    Ca
393.366nm
0    48049.0    102265.0    99227.0    110078.7
50    46437.3    97432.7    95263.0    104651.3
100    45975.0    97130.3    97775.7    109041.3
250    44984.7    98369.3    95097.0    105815.0
500    46942.3    101041.0    96247.3    109635.3
1000    47517.7    98248.0    96740.0    110125.7

3    讨论
从以上实验可知，Sb基体在0-1000mg/L浓度范围内变化时，对Y 、La稀土元素发射强度无明显抑制，对Nd、Eu、Yb稀土元素发射强度则有一定的抑制，Nd、Eu、Yb稀土元素发射强度随着溶液中锑的浓度的升高而逐渐降低；而对于非稀土元素Cu、Ca、Zn、Mn的发射强度则无明显的抑制作用，当试液中Sb浓度低于1000mg/L时，Sb对溶液的物性及提升量均无明显影响，对激发温度，Ha线半宽度和MgⅡ/MgⅠ比也无显著影响。据此分析，Sb基体浓度在1000ppm内时对某些稀土元素基体效应很小，对另外一些稀土元素有一定的基体效应，而且不会像元素Al一样与稀土元素在高温条件下形成难熔和难挥发的稀土盐类化合物【4】。

参考文献
1    Xin Rengxuan(辛仁轩)，Wang Jianchen(王建晨).Chinese Jou mal of Analytical Chem istry(分析化学)，2005， 33（2）： 251～253
2 Oza D H，Greene R L，Kelleher D H. Physical Review A，1988，37（2）：531～536
3 Xin Rengxuan(辛仁轩)，Tang Yaping(唐亚平). Chinese Jou mal of Analysis Laboratory(分析试验室)，2002, 21（6）73～76
4 Su Qiang(苏锵). Rare Earths Chem isty(稀土化学). Zhengzhou(郑州)：Henan Science and Technology Press(河南科技出版社)，1993: 160