真空蒸餾分離—電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定高純碲中9種雜質(zhì)元素

摘 要：建立了真空蒸餾分離- ICP-MS法測定高純碲中的9種雜質(zhì)元素的方法。采用真空蒸餾技術(shù)使基體碲與待測元素分離，有效克服了基體對待測元素的干擾和對儀器進樣系統(tǒng)的污染。通過優(yōu)化儀器參數(shù)和加入內(nèi)標(biāo)，提高了分析準(zhǔn)確度。研究了溫度和時間對分離效果的影響。當(dāng)稱樣量為1.000 g時，最佳分離條件為450 ℃和3 h。將本方法與ICP-AES-直接溶樣法、GD-MS法進行了對照，結(jié)果表明，本方法準(zhǔn)確可靠。在選定的實驗條件下，方法檢出限（3σ）為1.4～6.1 ng/g，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為（RSD）為2.8%～7.3%，加標(biāo)回收率為94.8%～103.0%。本方法簡單實用，能夠滿足大量純度為5N（99.999%）和6N（99.9999%）的高純碲中9種雜質(zhì)元素的測定。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）； 高純碲； 真空蒸餾分離； 雜質(zhì)元素

1 引 言

碲（Te）是一種重要的稀散元素，廣泛用于冶金、化工、電子、航空、太陽能等領(lǐng)域^[1～3]。隨著各種新材料的研發(fā)和應(yīng)用，對碲的純度要求也越來越高。因此，研究準(zhǔn)確可靠測定高純碲中雜質(zhì)元素的分析方法具有重大意義。

目前，對于高純碲中雜質(zhì)測定的相關(guān)報道有GFAAS（石墨爐原子吸收分光光度計）法^[4]，HG-AFS（氫化物原子熒光光度計）法^[5，6]，ICP-AES（電感耦合等離子發(fā)射光譜）法^[7]， ICP-MS（電感耦合等離子體質(zhì)譜）法^[8]和GD-MS （輝光放電質(zhì)譜）法^[9]等。GFAAS和HGAFS法因其測定精密度較差、不能多元素同時測定、操作煩冗等局限，現(xiàn)已不多用；ICP-AES法因直接溶樣，基體含量高，造成部分待測元素被干擾及儀器被污染等，缺點顯而易見；ICP-MS法使用Fe（OH）3共沉淀基體碲，因加入Fe（OH）3時易帶入待測元素、與碲共沉淀時又易損失待測元素，且該法不能檢測類似Fe這樣的重要元素，局限性明顯；GD-MS雖方便快捷，但儀器購買和維護費用昂貴，難以得到普及。因此，尋找一種新的分析方法很有必要。本文在總結(jié)前人成果和多次試驗的基礎(chǔ)上，成功建立了以真空蒸餾分離基體，用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）同時測定高純碲中9種雜質(zhì)元素的方法。實驗結(jié)果表明，方法精密度和回收率均較好，能很好地滿足純度為5N和6N碲的分析需要。該法不僅適合于大批量樣品的分析，而且不污染環(huán)境。2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

實驗所用的真空蒸餾裝置如圖1所示，主要設(shè)備包括2XZ-8直聯(lián)高速旋片式真空泵（北京儀器廠真空泵分廠），A型電火花真空檢測器（江蘇揚中新壩福利電器廠），自制溫控儀，自制加熱爐，自制高純石英蒸餾器（包括外套管、內(nèi)套管、冷凝管、試料管）。NexION300D型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國PerkinElmer公司），儀器參數(shù)設(shè)置：RF功率為1250 kW，冷卻氣流量為17 L/min，輔助氣流量為1.2 L/min，霧化氣流量為0.9 L/min，測量方式為跳峰，重復(fù)次數(shù)為3次，檢測器電壓為12 V。分析元素的被測同位素分別是：107Ag， 27Al， 59Co， 52Cr， 63Cu， 56Fe， 55Mn， 60Ni和48Ti。

待測元素的標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1.00 g/L）：國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供。根據(jù)測試需要，用5% HNO3溶液現(xiàn)配成各元素的混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液：即0， 5， 10， 50， 100和500 μg/L。

HNO3（優(yōu)級純），經(jīng)過二次亞沸提純，儲存于FEP容器中；實驗用水為UP水，電阻率18.25 MΩ·cm，由成都雄泰環(huán)保科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的超純水機制備；所用器皿均經(jīng)30% HNO3浸泡，超純水洗凈。

2.2 樣品制備

準(zhǔn)確稱取試樣1.0000 g于試樣管中，套上冷凝管，裝于內(nèi)套管中，再放入外套管內(nèi)，加蓋密封，啟動真空泵，檢查真空度，待真空度良好時，開啟溫控儀，設(shè)置溫度為450 ℃，加熱蒸餾除凈碲，從加熱爐中拿出蒸餾器，冷至室溫，取出試料管，用0.5 mL HNO3溶解殘渣并轉(zhuǎn)移到10 mL燒杯中，定容至5 mL，搖勻，隨批帶空白樣品。

3.2 不同分析方法的比較

為了考察方法的有效性，將本方法與ICP-AES-直接溶樣法、GD-MS法進行了比較。選擇5N Te精餾樣進行對比實驗，一份采用真空蒸餾分離-ICP-MS法，一份采用ICP-AES-直接溶樣法（ICP-AES由成都中光電阿波羅太陽能有限公司提供），另一份采用GD-MS法、并送往加拿大測試（ISO/IEC認可的實驗室），其分析結(jié)果見表2。研究表明，真空蒸餾分離-ICP-MS法不僅一次能夠滿足大量樣品測試需要，

3.3 干擾及消除

因本方法中基體已近揮發(fā)完全，故來自基體Te的干擾可忽略。質(zhì)譜干擾主要源于同質(zhì)異位素干擾、氧化物離子干擾、雙電荷離子干擾。本實驗按照最佳原則，選擇了分析元素的同位素以避免同質(zhì)異位素的干擾；通過對儀器進行調(diào)諧、優(yōu)化儀器參數(shù)、使用干擾校正方程等方法來消除氧化物離子干擾和雙電荷離子干擾。另外，通過在線加內(nèi)標(biāo)溶液來校正儀器，可有效克服儀器的漂移。