硅鉬藍分光光度法測定摻錫氧化銦粉中硅

陸映東，黃誓成，胡永玫，賴馥馨，林 葵

(1.廣西晶聯光電材料有限責任公司，廣西 柳州545006；2.廣西壯族自治區冶金產品質量檢驗站，廣西 南寧 530023；3.廣西壯族自治區分析測試研究中心，廣西 南寧 530022)

摻錫氧化銦粉是信息產業極為重要的基礎材料，主要用于生產ITO靶材[1]。摻錫氧化銦粉中硅的含量是衡量產品品質的一個重要指標，根據工信部2017年行業標準制修訂計劃（計劃號2017-0136T-YS），我們研究了硅鉬藍分光光度法測定摻錫氧化銦粉中硅的分析方法。硅鉬藍分光光度法是一個經典而廣泛采用的測定低含量硅的方法[2-4]，具有靈敏度高、分析速度快、測定穩定性好等優點。本文研究了以氫氧化鈉熔融分解試樣，經鹽酸酸化，在稀鹽酸介質中，鉬酸銨與硅生成硅鉬黃，以硫酸-草酸-抗壞血酸混合溶液為還原液消除磷砷的干擾，并還原成硅鉬藍，從而建立了硅鉬藍分光光度法測定摻錫氧化銦粉中硅的方法。方法測定范圍：0.0005%～0.010%，相對標準偏差（RSD值，n=11）為1.56%～15.1%，加標回收率在94.0%～101.8%之間。本法具有簡便、快速、準確和重現性好等優點，用于實際樣品中硅的測定，結果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

722型分光光度計（上海儀電分析儀器有限公司）。

所用試劑均為分析純，所用水為一級水。硅標準溶液（2μg/mL），鉬酸銨溶液（100g/L)。

還原劑溶液：硫酸（1+3）、草酸（50g/L）和抗壞血酸（20g/L)按8：4：3比例混勻，用時現配。

1.2 實驗方法

稱取0.5～1.0g（精確至0.0001g）試樣置于預先盛有2.0g氫氧化鈉的30mL銀坩堝中，覆蓋3.0g氫氧化鈉于表面，移入已升溫至400℃的高溫爐中，繼續升溫至680℃，熔融5～10min。取出坩堝，冷卻。用水吹洗凈銀坩堝外部后放入400mL聚四氟乙烯燒杯中，加入30mL熱水，低溫加熱浸出完全后用水洗出坩堝。加入1滴酚酞乙醇溶液（10g/L），用鹽酸（1+1）調至溶液紅色恰好褪去，加入15mL鹽酸（1+1），冷卻至室溫，移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。用中速濾紙干過濾。隨樣做空白試驗。

分取濾液20mL于100mL容量瓶中，用水稀釋至50mL，混勻。加入5mL鉬酸銨溶液，混勻，于20℃～35℃條件下，放置10～15min。加入15mL還原劑溶液，用水稀釋至刻度，混勻，于20℃～35℃條件下，放置10～15min。將部分溶液移入5cm的比色皿中，以隨樣空白試驗顯色溶液為參比，于分光光度計波長810nm處，測量吸光度，從標準曲線上查出相應的硅含量。

1.3 標準曲線的繪制

移 取 0、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00mL硅標準溶液于一組100mL容量瓶中，加入3mL鹽酸（1+1），用水稀釋至約50mL，混勻，加入5mL鉬酸銨溶液，混勻，以下按1.2實驗方法進行。將部分顯色溶液移入5cm的比色皿中，以試劑空白為參比，于分光光度計波長810nm處，測量吸光度。以硅含量為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。

1.4 結果計算

樣品中硅含量按式（1）進行計算：

式中：wSi為硅的質量分數，%；m1為從標準曲線中查得的硅含量，μg；V0為試液總體積，mL；m0為稱取的試樣質量，g；V1為分取試液的體積，mL。

2 結果與討論

2.1 樣品分解

摻錫氧化銦粉生產方法主要有化學共沉淀法和物理機械混合法，化學共沉淀法生產的摻錫氧化銦粉，可以用酸分解，但物理機械混合法制備的摻錫氧化銦粉中含有大量的二氧化錫，難溶于酸。因此，實驗采用氫氧化鈉熔融分解樣品。本文試驗了氫氧化鈉熔劑用量對結果的影響，結果表明，5.0g以上的氫氧化鈉可以完全分解樣品，本實驗選擇氫氧化鈉用量為5.0g。

2.2 吸收波長選擇

對含4.00μg硅標準溶液按1.3進行顯色，在780～830nm波長范圍內進行掃描，結果表明，在波長810nm處，硅鉬藍溶液的吸光度值最大。本實驗選擇測定波長為810nm。

2.3 鹽酸用量試驗

為了考察鹽酸用量對測定結果的影響，分別移取5份4.00μg硅標準溶液于100mL容量瓶中，分別加入1.0，2.0，3.0，4.0，5.0mL的鹽酸（1+1），用水稀釋至50mL，混勻。固定其他條件，以下按照1.2實驗方法進行顯色測定，結果表明，鹽酸（1+1）加入量在2.0～4.0mL時顯色溶液吸光度穩定。本實驗選擇鹽酸（1+1）用量為3mL。

2.4 鉬酸銨用量試驗

為了考察鉬酸銨溶液用量對測定結果的影響，分別移取6份4.00μg硅標準溶液于100mL容量瓶中，加3mL鹽酸（1+1），用水稀釋至50mL，混勻。分別加入2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0mL鉬酸銨溶液，固定其他條件，以下按照1.2實驗方法進行顯色測定，結果表明，鉬酸銨溶液加入量在4.0～7.0mL時顯色溶液吸光度穩定。本實驗選擇鉬酸銨溶液用量為5mL。

2.5 還原劑溶液用量試驗

為了考察還原劑溶液用量對測定結果的影響，分別移取5份4.00μg硅標準溶液于100mL容量瓶中，加3mL鹽酸（1+1），用水稀釋至50mL，混勻。分別加入10、12.5、15、17.5、20mL還原劑溶液，固定其他條件，以下按照1.2實驗方法進行顯色測定。結果表明，還原劑溶液的用量在12.5～20mL時，吸光度基本保持不變。本實驗選擇還原劑溶液用量為15mL。

2.6 硅鉬黃的穩定性和硅鉬藍的穩定性試驗

為了考察硅鉬黃的穩定時間對測定結果的影響和溫度對硅鉬黃顯色的影響，分別移取4.00μg硅標準溶液，加入鉬酸銨溶液后于室溫（20℃和35℃）下分別放置5、10、15、20、25min，固定其他條件，以下按照1.2實驗方法進行顯色測定。結果表明，在20℃和35℃條件下，硅鉬黃在鉬酸銨加入后形成迅速，放置時間在5～30min，溶液的吸光度基本不變。本實驗選擇在20℃～35℃條件下，硅鉬黃的穩定時間為10～15min。

本文考察硅鉬藍溶液在不同溫度下的穩定性，分別移取4.00μg硅標準溶液，加入還原劑溶液顯色后于室溫（20℃和35℃）下分別放置5、10、20、30、60、120、240min，固定其他條件，以下按照1.2實驗方法操作。試驗結果表明，在20℃和35℃條件下，硅鉬藍溶液的吸光度在4h內保持穩定。本實驗選擇在20℃～35℃條件下，硅鉬藍的顯色時間為10～15min。

2.7 共存元素的影響

摻錫氧化銦粉的原料均為高純物質，主成分In2O3：85～100%、SnO2：0～15%，主要雜質元素為鐵、鋁、鉛、鎳、銅、鎘、鉻、鉈等，其含量均低于0.010%。試驗考察了上述共存元素及磷、砷對測定的影響。

2.7.1 基體元素

表1 方法精密度及方法比對

表2 實驗室間比對試驗（n=11）

本文試驗了摻錫氧化銦粉中In2O3、SnO2的最大量及它們不同的混合配比對硅測定的影響。試驗結果表明，100%的In2O3和15%的SnO2存在時，硅回收率在91.0%～101%，說明摻錫氧化銦粉中的銦、錫元素對硅測定無明顯干擾。

2.7.2 其他共存元素

本文試驗了摻錫氧化銦粉中其他共存元素對硅測定的影響。試驗結果表明，顯色溶液中20μg鐵、20μg鋁、20μg鉛、20μg鎳、20μg銅、20μg鎘、20μg鉻、20μg鉈、5μg砷、5μg磷（對應1.0g摻錫氧化銦粉中，鐵、鋁、鉛、鎳、銅、鎘、鉻、鉈各為0.010%，砷、磷各為0.0025%）對硅的測定無影響。

2.8 加標回收試驗

按照實驗方法對摻錫氧化銦粉樣品中硅含量進行加標回收試驗，回收率在94.0%～101.8%之間，符合分析要求。

3 樣品分析

按照實驗方法測定摻錫氧化銦粉樣品（1、3、4、6）、人工合成摻錫氧化銦粉（2、5）中硅含量，并進行精密度統計、與電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）[5]的測定結果進行比對，結果見表1。為進一步考察方法的準確度和穩定性，我們進行了實驗室間比對，結果見表2（表2中1#為廣西冶金產品質量檢驗站，2#為廣西分析測試研究中心，3#為北礦檢測技術有限公司）。

4 結語

由表1、表2可以看出，本方法測定結果穩定，重復性好，合成樣品的測定結果與理論值相符，本法的測定結果與ICP-AES方法測定結果基本吻合。該方法操作簡便，準確可靠。