一种超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，包括以下步骤：第一步，配制测试所需溶液；第二步：样品前处理；第三步：样品基体分离；第四步：制备工作曲线溶液；第五步：绘制工作曲线；第六步：测定样品溶液中十四种杂质稀土金属离子含量；第七步：计算。本发明专利技术方法中各稀土杂质元素检测限为0.0024～0.0057ng/mL，定量限为0.008～0.019μg/g，满足7N超高纯铈化合物纯度检测需求，解决了现有电感耦合等离子体质谱方法中由于铈的多同位素性质形成氧化物及氢氧化物等干扰而无法应用于7N级别超高纯铈中杂质含量测定的问题。本发明专利技术的测定方法，操作简便、效率高、灵敏度高。

A Method for the Determination of 14 Trace Impurities of Rare Earth Metal Ions in Ultra-Pure Ce Compounds

【技术实现步骤摘要】
一种超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法
本专利技术涉及超高纯稀土金属痕量元素分析检测
，具体涉及超高纯铈(铈含量大于99.99999％，7N)化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法。
技术介绍
“高纯稀土”指纯度大于99.99％(4N)的稀土金属及其化合物，随着电子、光学和激光等国防尖端科学技术的发展，高纯稀土金属材料的需求量日益增大，为了开发更高性能的先进材料，纯度高于99.9999％(6N)的超高纯稀土化合物开发力度逐渐加大，特别是近年来开发出了更高纯度(纯度高于99.99999％，7N)的超高纯稀土化合物以供使用。作为表征手段，纯度检测方法的准确性是开发和使用超高纯稀土化合物的前提。在超高纯铈化合物纯度检测方法中，由于基体铈具有较为丰富的光谱发射谱线以及多质量同位素特征，基于常规甚至高分辨模式的电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等分析技术均难以满足4N以上高纯铈化合物的直接纯度分析，特别的，对于受干扰严重的La、Pr、Tb、Gd、Dy等元素，其准确分析通常需要结合多次基体分离技术，使得整个分析流程繁琐而冗长，从而导致测试结果不准确。三重四极杆电感耦合等离子体质谱(ICP-QQQ或ICP-MS/MS)是近些年来出现的无机质谱新技术，其核心在于巧妙结合质量筛选和质量转移的碰撞/反应池技术实现独特的化学高分辨能力，为解决强复合离子质谱干扰提供了一种非常有效的技术途径。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是，提供一种超高纯铈(纯度大于99.99999％，7N)化合物中痕量杂质稀土金属离子的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱(ICP-MS/MS)检测方法，能够准确定量检测7N超高纯铈(铈含量大于99.99999％)化合物中痕量杂质稀土金属离子含量，提高检测灵敏度，解决现有检测方法中由于铈基体形成的多原子离子对被测元素产生的严重质谱干扰问题。本专利技术的核心内容是利用新型高效萃取剂，通过基体分离方法，采用带有碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪，对7N超高纯铈化合物中的痕量杂质稀土金属含量进行检测。本专利技术所使用的仪器为：带碰撞/反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(G3663A#100，美国Agilent公司)，仪器配置x型透镜系统，镍采样锥和截取锥，玻璃同心雾化器，附带耐高基体进样系统(HighMatrixIntroduction，HMI)。本专利技术所采用的技术方案是：超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，十四种稀土金属离子是钇Y、镧La、镨Pr、钕Nd、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu，包括以下步骤：第一步：配制检测所需溶液本检测方法中所用的水未做说明时指GB/T6682规定的一级水(电阻率18.2MΩ.cm)，经ELGAPURELAB超纯水制备系统(英国)制备；ρ＝1.4g/mL的硝酸：超痕金属级(MOS，II，J.T.Baker，美国)；5％(V/V)硝酸溶液和2％(V/V)硝酸溶液：由硝酸与超纯水按比例配制，5％(V/V)硝酸溶液由5份硝酸和95份超纯水制成，2％(V/V)硝酸溶液由2份硝酸和98份超纯水制得，V/V指体积比。pH＝4.0缓冲溶液：取三水乙酸钠54.4g以超纯水适量溶解，加92ml冰醋酸，超纯水稀释，定容至1000ml；2％(m/V)氢氧化钠溶液：准确称取10.0g氢氧化钠，适量水溶解后，转移至容量瓶，超纯水稀释，定容至500mL；高锰酸钾溶液：浓度为1.0～10.0g/L，以高锰酸钾和超纯水配制；Cyanex272萃取剂：二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸，浓度为为0.01～0.10mol/L；0.05mol/LCyanex272/环己烷溶液：准确称取二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸14.52g，以环己烷溶解，定容至1000mL制得；所述三水乙酸钠、冰醋酸、氢氧化钠、高锰酸钾、二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸和环己烷均为优级纯；第二步：样品前处理准确称取质量m＝0.1000g的样品，于PFA消解罐中，加入1.0mL硝酸(MOS)，加热使样品完全溶解，冷却后转移至容量瓶，加入去离子水定容至50mL(体积为V0)，得到样品溶液，同流程制作样品空白溶液；第三步：样品基体分离准确移取5.0mL(体积为V1)上步所制得的样品溶液及样品空白溶液于石英烧杯中，加入2％(m/V)氢氧化钠溶液调节溶液pH至3.0～6.0，将溶液分别转移至分液漏斗中，依次加入20.0mLpH＝4.0缓冲溶液、1.0～5.0mL5.0mg/mL的高锰酸钾溶液、5～30mLCyanex272/环己烷溶液，振摇1～10min，静置后弃去水层，往剩余有机相中加入1％～30％(V/V)硝酸水溶液10mL，进行反向萃取，静置后分离有机相，水相减压蒸干至约2mL，之后用5％(V/V)硝酸溶液准确定容至10.0mL，得到分离基体后的样品溶液(体积为V2)及样品空白溶液(体积为V3)，待测；第四步：制备工作曲线溶液取含钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥的多元素稀土元素混合标准储备液(持国家一级标准证书，由国家标准物质研究中心提供)，100mg/L，将该标准储备液以2％(V/V)硝酸溶液逐级稀释得到3～10个浓度梯度的溶液，浓度梯度分布在0.0～100.0ng/mL，制得工作曲线溶液；取铯元素(Cs)标准储备液，用超纯水稀释至0.01～10.0μg/mL，作内标溶液；第五步：绘制工作曲线使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS/MS)进行测定，以氩气(Ar)作为载气，氦气(He)、氧气(O2)及氨气(NH3)作为碰撞/反应池气体，设置好仪器的测量参数，其中钇Y、镧La、镨Pr、钕Nd、钐Sm、铕Eu、钆Gd、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Dy、镱Yb、镥Lu元素采用氧气质量转移模式(O2模式)进行测定，铽Tb元素采用氨气质量转移模式(NH3模式)测试过程中使用1.0μg/mLCs溶液作在线内标，分别测定第四步中所制得的不同浓度的工作曲线溶液中十四种稀土金属离子的浓度，以各元素的多元素稀土元素混合溶液信号强度为纵坐标，以多元素稀土元素混合溶液浓度为横坐标，使用仪器自带软件绘制得到十四种稀土金属离子浓度与信号强度工作曲线；第六步：测定样品溶液中十四种稀土金属离子含量使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS/MS)进行测定，以氩气作为载气，氦气、氧气及氨气作为碰撞/反应池气体，设置好仪器的测量参数，测试过程中使用1.0μg/mLCs溶液作在线内标，对第三步中制得的样品溶液及样品空白溶液中的十四种稀土金属离子浓度进行测定，测试结果使用仪器自带软件根据第五步中绘制的工作曲线直接计算得到，样品中各元素含量测试结果为cx1，样品空白中各元素测试结果为cx0，，其中x代表各元素；第七步：计算原始样品中各稀土杂质元素的质量分数以ωx表示，并按照如下公式计算：即：其中：m——第二步中准确称量所得样品质量，单位为克(g)；V2——第三步中制得的分析样品溶液体积，单位为毫升(mL)；V3——第三步中制得样品空白溶液体积，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，十四种稀土金属离子是钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，其特征在于包括以下步骤：第一步：配制检测所需溶液本检测方法中所用的水未做说明时指GB/T 6682规定的一级水(电阻率18.2MΩ.cm)；ρ＝1.4g/mL的硝酸：超痕金属级；5％(V/V)硝酸溶液和2％(V/V)硝酸溶液：由硝酸与超纯水按比例配制；pH＝4.0缓冲溶液：取三水乙酸钠54.4g以超纯水适量溶解，加92ml冰醋酸，超纯水稀释至1000ml；2％(m/V)氢氧化钠溶液：准确称取10.0g氢氧化钠，适量水溶解后，转移至容量瓶，超纯水稀释至500mL；高锰酸钾溶液：浓度为1.0～10.0g/L，以高锰酸钾和超纯水配制；Cyanex272萃取剂：二(2,4,4‑三甲基戊基)次膦酸，浓度为为0.01～0.10mol/L；0.05mol/L Cyanex272/环己烷溶液：准确称取二(2,4,4‑三甲基戊基)次膦酸14.52g，以环己烷溶解，定容至1000mL制得；所述三水乙酸钠、冰醋酸、氢氧化钠、高锰酸钾、二(2,4,4‑三甲基戊基)次膦酸和环己烷均为优级纯；第二步：样品前处理准确称取质量m＝0.1000g的样品，于PFA消解罐中，加入1.0mL硝酸(MOS)，加热使样品完全溶解，冷却后转移至容量瓶，加入去离子水定容至50mL(体积为V0)，得到样品溶液，同流程制作样品空白溶液；第三步：样品基体分离准确移取5.0mL(体积为V1)上步所制得的样品溶液及样品空白溶液于石英烧杯中，加入2％(m/V)氢氧化钠溶液调节溶液pH至3.0～6.0，将溶液分别转移至分液漏斗中，依次加入20.0mL pH＝4.0缓冲溶液、1.0～5.0mL 5.0mg/mL的高锰酸钾溶液、5～30mL Cyanex272/环己烷溶液，振摇1～10min，静置后弃去水层，往剩余有机相中加入1％～30％(V/V)硝酸水溶液10mL，进行反向萃取，静置后分离有机相，水相减压蒸干至约2mL，之后用5％(V/V)硝酸溶液准确定容至10.0mL，得到分离基体后的样品溶液(体积为V2)及样品空白溶液(体积为V3)，待测；第四步：制备工作曲线溶液取含钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥的多元素稀土元素混合标准储备液(持国家一级标准证书，由国家标准物质研究中心提供)，100mg/L，将该标准储备液以2％(V/V)硝酸溶液逐级稀释得到3～10个浓度梯度的溶液，浓度梯度分布在0.0～100.0ng/mL，制得工作曲线溶液；取铯元素标准储备液，用超纯水稀释至0.01～10.0μg/mL，作内标溶液；第五步：绘制工作曲线使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(ICP‑MS/MS)进行测定，以氩气作为载气，氦气、氧气及氨气作为碰撞/反应池气体，设置好仪器的测量参数，其中钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、镝、钬、铒、铥、镱、镥元素采用氧气质量转移模式进行测定，铽Tb元素采用氨气质量转移模式进行测定，测试过程中使用1.0μg/mL铯溶液作在线内标，分别测定第四步中所制得的不同浓度的工作曲线溶液中十四种稀土金属离子的浓度，以各元素的多元素稀土元素混合溶液信号强度为纵坐标，以多元素稀土元素混合溶液浓度为横坐标，使用仪器自带软件绘制得到十四种稀土金属离子浓度与信号强度工作曲线；第六步：测定样品溶液中十四种稀土金属离子含量使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(ICP‑MS/MS)进行测定，以氩气作为载气，氦气、氧气及氨气作为碰撞/反应池气体，设置好仪器的测量参数，测试过程中使用1.0μg/mL铯溶液作在线内标，对第三步中制得的样品溶液及样品空白溶液中的十四种稀土金属离子浓度进行测定，测试结果使用仪器自带软件根据第五步中绘制的工作曲线直接计算得到，样品中各元素含量测试结果为cx1，样品空白中各元素测试结果为cx0，，其中x代表各元素；第七步：计算原始样品中各稀土杂质元素的质量分数以ωx表示，并按照如下公式计算：...

【技术特征摘要】
1.一种超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，十四种稀土金属离子是钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，其特征在于包括以下步骤：第一步：配制检测所需溶液本检测方法中所用的水未做说明时指GB/T6682规定的一级水(电阻率18.2MΩ.cm)；ρ＝1.4g/mL的硝酸：超痕金属级；5％(V/V)硝酸溶液和2％(V/V)硝酸溶液：由硝酸与超纯水按比例配制；pH＝4.0缓冲溶液：取三水乙酸钠54.4g以超纯水适量溶解，加92ml冰醋酸，超纯水稀释至1000ml；2％(m/V)氢氧化钠溶液：准确称取10.0g氢氧化钠，适量水溶解后，转移至容量瓶，超纯水稀释至500mL；高锰酸钾溶液：浓度为1.0～10.0g/L，以高锰酸钾和超纯水配制；Cyanex272萃取剂：二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸，浓度为为0.01～0.10mol/L；0.05mol/LCyanex272/环己烷溶液：准确称取二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸14.52g，以环己烷溶解，定容至1000mL制得；所述三水乙酸钠、冰醋酸、氢氧化钠、高锰酸钾、二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸和环己烷均为优级纯；第二步：样品前处理准确称取质量m＝0.1000g的样品，于PFA消解罐中，加入1.0mL硝酸(MOS)，加热使样品完全溶解，冷却后转移至容量瓶，加入去离子水定容至50mL(体积为V0)，得到样品溶液，同流程制作样品空白溶液；第三步：样品基体分离准确移取5.0mL(体积为V1)上步所制得的样品溶液及样品空白溶液于石英烧杯中，加入2％(m/V)氢氧化钠溶液调节溶液pH至3.0～6.0，将溶液分别转移至分液漏斗中，依次加入20.0mLpH＝4.0缓冲溶液、1.0～5.0mL5.0mg/mL的高锰酸钾溶液、5～30mLCyanex272/环己烷溶液，振摇1～10min，静置后弃去水层，往剩余有机相中加入1％～30％(V/V)硝酸水溶液10mL，进行反向萃取，静置后分离有机相，水相减压蒸干至约2mL，之后用5％(V/V)硝酸溶液准确定容至10.0mL，得到分离基体后的样品溶液(体积为V2)及样品空白溶液(体积为V3)，待测；第四步：制备工作曲线溶液取含钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥的多元素稀土元素混合标准储备液(持国家一级标准证书，由国家标准物质研究中心提供)，100mg/L，将该标准储备液以2％(V/V)硝酸溶液逐级稀释得到3～10个浓度梯度的溶液，浓度梯度分布在0.0～100.0ng/mL，制得工作曲线溶液；取铯元素标准储备液，用超纯水稀释至0.01～10.0μg/mL，作内标溶液；第五步：绘制工作曲线使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS/MS)进行测定，以氩气作为载气，氦气、氧气及氨气作为碰撞/反应池气体，设置好仪器的测量参数，其中钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、镝、钬、铒、铥、镱、镥元素采用氧气质量转移模式进行测定，铽Tb元素采用氨气质量转移模式进行测定，测试过程中使用1.0μg/mL铯溶液作在线内标，分别测定第四步中所制得的不同浓度的工作曲线溶液中十四种稀土金属离子的浓度，以各元素的多元素稀土元素混合溶液信号强度为纵坐标，以多元素稀土元素混合溶液浓度为横坐标，使用仪器自带软件绘制得到十四种稀土金属离子浓度与信号强度工作曲线；第六步：测定样品溶液中十四种稀土金属离子含量使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS/MS)进行测定，以氩气作为载气，氦气、氧气及氨气作为碰撞/反应池气体，设置好仪器的测量参数，测试过程中使用1.0μg/mL铯溶液作在线内标，对第三步中制得的样品溶液及样品空白溶液中的十四种稀土金属离子浓度进行测定，测试结果使用仪器自带软件根据第五步中绘制的工作曲线直接计算得到，样品中各元素含量测试结果为cx1，样品空白中各元素测试结果为cx0，，其中x代表各元素；第七步：计算原始样品中各稀土杂质元素的质量分数以ωx表示，并按照如下公式计算：即：其中：m——第二步中准确称量所得样品质量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张衍，蔡华强，潘忠奔，段太成，焦鹏冲，居佳，何亭，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，四川省新材料研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51