高分辨率ICPAES测定钕铁合金中钇钪及稀土杂质元素的研究.doc

高分辨率ICP-AES测定钕铁合金中钇、钪及稀土杂质元素的研究 摘要：利用高分辨率电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES），采用基体匹配法，对钕铁合金中的钇、钪及多种稀土杂质进行测定。选择合适的分析谱线及仪器工作参数，研究了酸度、基体组分、非稀土元素对测试结果的影响；并采用加标回收的方法确定方法的准确性。回收率、检出限及精密度均获得较满意结果。 关键词：电感耦合等离子体发射光谱， 钕铁合金 近年来，钕铁硼永磁材料占据了稀土永磁材料的主导地位，广泛用于CD/DVD ROM，移动电话等领域；今后将继续朝高端应用领域发展，如计算机硬盘，风力发电，核磁共振成像等[1]。研究表明，稀土元素对钕铁硼的磁性能及耐蚀性具有重要影响[2,3]。为保证钕铁硼材料优秀的磁性质，控制其中杂质元素的含量，对改善其性质具有实际的生产意义。 目前国内外已有大量文献报道稀土氧化物、合金及矿样中痕量稀土杂质的测定方法，并分析了基体对待测元素的影响[4,5]。为准确测定各稀土杂质的含量，采用痕量稀土富集法[4]、基体预分离[6]或卡尔曼滤波法已有报道[7]。此外，采用高分辨率的ICP-AES光学系统也有利于排除谱线干扰。N. Daskalova等在报道中指出采用27.12MHz的ICP-AES分析痕量稀土元素无法满足高纯稀土氧化物中稀土杂质的分析要求，并利用40.68MHz、高分辨率的ICP-AES对Eu2O3及Lu2O3基体中各稀土杂质的分析谱线进行优化[8]。 本文利用高分辨率ICP-AES，采用基体匹配法，测定了稀土钕铁合金中钇、钪及稀土杂质的含量。对其基体组分、溶液酸度、非稀土元素干扰、加标回收等进行研究，确定合适的分析谱线及仪器工作条件。 1 实验部分： 1.1 试剂及仪器 HCl（G.R.，江苏强盛化工有限公司），稀土标准储备溶液（1000μg/ml，国家有色金属及电子材料分析测试中心），所用水为去离子水（18.25MΩ） 电感耦合等离子体原子发射光谱仪（江苏天瑞仪器股份有限公司，型号ICP-2000） 1.2 实验方法 称取0.2000g试样于50ml烧杯中，加入8ml (1+1)HCl，盖上表面皿，低温加热，待分解完全后，取下冷却至室温，移入100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。移取5ml于100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。 在选定的工作条件下，采用与样品相同的基底配制0，1，2，5，10μg/ml标准溶液，绘制工作曲线，进行分析测定。 2 结果与讨论 2.1 谱线的选择 稀土钕铁合金中，基体钕元素具有f高能级轨道，发射谱线复杂：既除了s-p轨道跃迁发射的强谱线外，还可能存在p-d及d-f轨道跃迁发射的弱谱线。在ICP不同工作条件下，这些弱谱线是造成光谱干扰的主要原因[9]。N. Daskalova等人报道了99%Nd2O3基体中，Y，Sc及痕量稀土杂质的最佳分析谱线，并表示所列举的谱线对准确分析谱线干扰提供了有效的参考依据[9]。而基体铁元素的能级轨道相对简单，具有d外层轨道，发射的谱线相对简单。叶晓英等[10]报道了铁钕合金中基体元素Fe对Ho, Er, Tb及Tm等元素的分析测试无干扰。因此，根据文献资料[9,10]，并结合仪器操作条件及工作曲线相关系数、谱线强度等参数，选择合适的分析谱线，各谱线波长见表1，仪器工作参数见表2。 表1各元素谱线波长 Table 1 the selected analytical lines 元素 element Sc Y La Ce Pr Sm Eu Gd 谱线 line/nm 361.383 371.029 408.672 418.66 390.844 359.26 381.967 342.247 元素 element Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 谱线 line/nm 350.917 353.17 345.6 337.271 313.126 328.937 261.542 μg/ml的Co、Cr、Cu、Al、Mn、Fe及Nb元素，测定待测元素在此条件下的浓度值。其中，Sc的浓度几乎无变化，Ce及Er的浓度减小了10%，其余元素的浓度减小了5%左右。因此，在测试过程中需注意非稀土元素的干扰，必要时应根据实际样品中非稀土元素的含量进行基体匹配。 2.5 准确性 考虑所测样品中钕、铁含量较高，非稀土元素含量低，本文采用钕铁作基体匹配，考察方法的准确性，在样品测试溶液中加入1μg/ml标准溶液，对样品及加标样进行测定，测试结果见表3。由表3可知，样品回收率在94.0%-103.0%之间，结果满意。 表3 样品准确性实验 Table 3 the accuracy measurement of sample 元素 Sc Y La Ce Pr Sm Eu Gd 加入量