ICP-AES 測(cè)定高純二氧化鈦中微量鉻元素

楊斌，高曉芳，劉向東，徐光以，徐華峰

（湖北新華光信息材料有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441057）

高純二氧化鈦是環(huán)境友好光學(xué)玻璃的重要原料。由于環(huán)境友好光學(xué)玻璃要求高透明度，對(duì)原料的著色雜質(zhì)控制非常嚴(yán)格：Fe、Cu、Cr、Co、Ni、Mn、V 等一般在ppm 級(jí)[1]，因此對(duì)其著色雜質(zhì)含量的測(cè)定具有重要意義。有關(guān)文獻(xiàn)[2-5]報(bào)道較多，不過(guò)有的雜質(zhì)含量較高，有的需要用交換樹脂，有的因干擾回避鉻元素測(cè)試。本文采用氯化法，高純二氧化鈦樣品用氫氟酸溶解，加入高氯酸和硫酸驅(qū)趕氫氟酸，利用高分辨率儀器ICP-AES 測(cè)定微量著色鉻元素。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

JY ULTIMA-2 型電感耦合等離子發(fā)射光譜（法國(guó)JY 公司）。高頻發(fā)生器頻率為40．68 MHz，焦距1 m，全息光柵4320/mm；射頻功率1．0 kW；冷卻氣12L/min；護(hù)套氣0．2 L/min；試液提升量1．0 mL/min；積分時(shí)間為4 s，測(cè)定3 次取平均值。

Cr 元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心）：1000 mg/L，使用時(shí)稀釋至所需濃度，備用。

所用氫氟酸、硫酸、高氯酸為優(yōu)級(jí)純；水為去離子水（電阻率為18.2MΩ·cm）。

1．2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 樣品消解

精確稱取已于105～110℃烘干的試樣1g（精確至0.0001g）于鉑皿中，加入氫氟酸10 mL，在電熱板上加熱至樣品溶解，然后加入1mL 高氯酸和6mL 硫酸，加熱冒濃煙約5min，冷卻后用水稀釋，移入100mL 容量瓶，用水稀釋至刻度。同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。

1.2.2 工作曲線

按樣品溶解方法，用光譜純氧化鈦制備出20mg/mL 氧化鈦基體溶液。平行分取25 mL 基體溶液5 份于50 mL 容量瓶中，將Cr 元素的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液分別加入到4 瓶試液中，定容。配制出0.0，0.05，0.1，0.5，1.0μg/mL Cr 標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。以標(biāo)準(zhǔn)的加入量對(duì)元素譜線的強(qiáng)度值做回歸曲線。

2 結(jié)果與討論

2．1 樣品的分解

二氧化鈦可以用氫氟酸溶解，但耐氫氟酸霧化器靈敏度低，況且一般實(shí)驗(yàn)室無(wú)配備。硫酸鹽和硫酸法溶解使進(jìn)樣溶液總固體溶解量（TDS）過(guò)高，影響進(jìn)樣[6]。選擇HF-HClO4-H2SO4溶解樣品，把含氟的溶液轉(zhuǎn)化為硫酸鈦溶液，試液中鹽份低，可以用普通的玻璃進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

2．2 分析線的選擇

在基體存在下，分析譜線選擇被測(cè)元素?zé)o光譜干擾及背景干擾，靈敏度高的分析線。

采用儀器 IMAGE 軟件初步選定，用PROFILE 程序繪出各雜質(zhì)譜線輪廓圖形（掃描溶液分別為①Ti+0.0μg/mL，氧化鈦基體溶液（10mg/mL），介質(zhì)為硫酸5%；②Ti+0.1μg/mL：含10mg/mL 氧化鈦基體的0.1μg/mLCr 標(biāo)準(zhǔn)，介質(zhì)為硫酸5%），確定分析用譜線。

從表1 中可見，Cr 常用靈敏線205.552nm、267.716nm 都受到基體干擾，綜合考慮選取信背比較高且無(wú)干擾的Cr276.654nm 作為測(cè)試分析線。

表1 鉻元素分析線的選擇

2．3 基體效應(yīng)的影響

二氧化鈦中微量元素的含量相當(dāng)?shù)?，相互之間的干擾也很低，干擾產(chǎn)生主要來(lái)自于基體元素鈦[6]。本文采用基體匹配的方法，以消除樣品中鈦基體的影響。

2．4 工作曲線線性關(guān)系及方法的檢出限

對(duì)空白樣品進(jìn)行連續(xù)10 次的測(cè)定，用10 次測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）平均值乘3 而得到該方法的檢出限0.18μg/g。其線性回歸方程為I=10587+126840*c，相關(guān)系數(shù)r=0.9999701。

2．5 加標(biāo)回收試驗(yàn)以及精密度

在試樣中加入不同濃度的Cr 標(biāo)準(zhǔn)溶液，在相同條件下測(cè)定，進(jìn)行6 次測(cè)試，計(jì)算測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n=6）小于5%，具有良好的穩(wěn)定性，結(jié)果見表2。加標(biāo)回收率99%～105%。

表2 回收試驗(yàn)和精密度試驗(yàn)結(jié)果（n=6）

3 結(jié)論

本工作采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定二氧化鈦中微量鉻，采用基體匹配法，普通的玻璃進(jìn)樣系統(tǒng)，鹽分低，分析快速，結(jié)果準(zhǔn)確，該方法適用于日常測(cè)試。