鋼研納克Plasma2000ICP光譜儀測(cè)定鐵基非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P
關(guān)鍵詞：Plasma2000，ICP-OES，非晶材料，鋼鐵，全譜瞬態(tài)直讀
非晶合金(俗稱金屬玻璃)是一種兼有液體和固體、金屬和玻璃特征的金屬合金材料，因而具有獨(dú)特而優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、極高抗腐蝕以及軟磁特性等，是一類(lèi)極具發(fā)展前途的新型金屬材料。常見(jiàn)的非晶有鐵基非晶、鈷基非晶、鐵鎳基非晶、鈷鎳基非晶及納米非晶等。新型非晶合金是靠成分的調(diào)整來(lái)抑制晶態(tài)相的形成和長(zhǎng)大，從而得到很強(qiáng)的非晶形成能力，準(zhǔn)確測(cè)定非晶材料中的成分含量非常重要。本實(shí)驗(yàn)采用混酸溶樣，使用鋼研納克生產(chǎn)的ICP-OES發(fā)射光譜儀準(zhǔn)確測(cè)定了鐵基非晶材料中的B、Cr、Mn、Nb、P等元素。
儀器特點(diǎn)
Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司）是一種使用方便、操作簡(jiǎn)單、測(cè)試快速的全譜ICP-OES分析儀，具有良好的分析精度和穩(wěn)定性。儀器特點(diǎn)如下：
高效固態(tài)射頻發(fā)生器，超高穩(wěn)定光源；
大面積背照式CCD芯片，寬動(dòng)態(tài)范圍；
中階梯光柵與棱鏡交叉色散結(jié)構(gòu)，體積小巧；
多元素同時(shí)分析，全譜瞬態(tài)直讀。
Plasma 2000型ICP-OES光譜儀
樣品前處理
儀器參數(shù)
儀器工作參數(shù)
儀器工作參數(shù) 設(shè)定值 儀器工作參數(shù) 設(shè)定值
射頻功率／W 1250 輔助氣流速／L·min-1 0.5
冷卻氣流速／L·min-1 13.5 蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速/rpm 20
載氣流速／L·min-1 0.5 進(jìn)樣時(shí)間/s 25
典型元素譜線
光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測(cè)元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周?chē)尘暗颓覠o(wú)其他元素明顯干擾的譜線作為待測(cè)元素的分析線。其典型譜線見(jiàn)下圖及下表。
準(zhǔn)確度及方法回收率
按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定樣品，并進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)下表
各元素的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn) %
元素 測(cè)定值 加入量 測(cè)定總值 回收率%
穩(wěn)定性
對(duì)實(shí)際樣品連續(xù)測(cè)定11次，計(jì)算其平均值及穩(wěn)定性RSD%
各元素穩(wěn)定性 %
元素 11次測(cè)定值 平均值 RSD
方法檢出限
在該方法選定條件下，對(duì)鐵基體空白溶液連續(xù)測(cè)定11次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法中各待測(cè)元素檢出限，以10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法中各待測(cè)元素的測(cè)定下限，該測(cè)定下限完全滿足鐵基非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P元素的分析。
各元素的線性回歸方程和檢出限
元素 譜線nm 檢出限% 測(cè)定下限%
結(jié)論
Plasma 2000光譜儀對(duì)非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P等元素進(jìn)行測(cè)定，穩(wěn)定性較好，RSD%(n=11)在1.39%-1.86%之間，檢出限在0.00035-0.0231%之間，回收率在95.0-100.0%之間，準(zhǔn)確性好。Plasma 2000能夠快速、準(zhǔn)確、可靠的測(cè)定鐵基非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P等元素。

鋼研納克ICP光譜儀測(cè)定人造金剛石中7種元素
要：人造金剛石的合成一般使用合金觸媒以降低合成時(shí)所需的高溫高壓，但觸媒的使用會(huì) 使雜質(zhì)元素進(jìn)入人造金剛石內(nèi)部，嚴(yán)重影響金剛石的性能。采用750笆預(yù)灰化樣品，加入硫酸 與鹽酸加熱冒煙處理樣品，而后將樣品于950笆高溫灼燒灰化后，再使用鹽酸溶解。選擇Cr 267. 716 nm、Mn 257. 610 nm、Ni 221. 648 nm、Al 309.271 nm、Fe 259. 940 nm、Mg 279. 553 nm、Ti 334. 941 nm為分析線，使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測(cè)定金剛石 中Cr、Mn、Ni、Al、Fe、Mg、Ti等7種元素。各元素校準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)廣為0. 999 4? 0.999 9,線性關(guān)系良好；方法中各元素的測(cè)定下限為0.021?0.27 Mg/g0按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定 金剛石樣品中Cr、Mn、Ni、Al、Fe、Mg、Ti,結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD, 〃=6）為0.75%? 1. 9%，回收率為93%?107%。將按照實(shí)驗(yàn)方法前處理后的3個(gè)人造金剛石樣品溶液分別采 用ICP-AES和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果相吻合。
關(guān)鍵詞：高溫灼燒；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）；金剛石；微量元素
金剛石是目前發(fā)現(xiàn)世界上硬的物質(zhì)。近年 來(lái)，我國(guó)人造金剛石的產(chǎn)量和應(yīng)用有了很大的發(fā)展， 金剛石聚合物的復(fù)合體也已經(jīng)應(yīng)用于航空、汽車(chē)、船 舶制造、醫(yī)學(xué)、石油化工等眾多行業(yè)中。研究表明， 添加了納米金剛石的橡膠，抗斷裂性能可提高 30%，耐破壞溫度可提高15%口勺?，F(xiàn)有的人造金 剛石合成技術(shù)，通常以Ni、Co、Mn、Fe等元素組成 的合金為觸媒。觸媒一般是以Fe、Ni、C。為主，或 者將其中之一作為基體，其余兩種元素作為合金組 分,故而人造金剛石中易于殘留Ni、Co、Mn、Fe等 元素組成的包裹體，而包裹體的分布及其在金剛石 中的含量對(duì)人造金剛石的各種性能有著重要的影 響「"句。因此金剛石中元素的快速分析變得極其重 要，并且需要分析其中多種痕量元素。
傳統(tǒng)的人造金剛石中雜質(zhì)元素含量的測(cè)定方法 主要依靠X射線熒光光譜法進(jìn)行半定量分析^句， 但其并不能進(jìn)行準(zhǔn)確定量分析，只能提供參考。電 感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）具有基體干擾小、精密度好、動(dòng)態(tài)線性范圍寬等特點(diǎn)，可用 于多種元素測(cè)定本文探討使用電感耦合等離 子體發(fā)射光譜法測(cè)定金剛石中Cr、Mn、Ni、Al、Fe、 Mg、Ti等7種痕量元素的方法。研究了樣品高溫 灼燒溫度,選擇了各元素的分析線，并與電感耦 合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）進(jìn)行了對(duì)比，取得了滿 意結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)部分
1.1主要儀器及工作參數(shù)
單道掃描電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀 （鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司）；高純氬氣（純度不小 于 99. 999%）,光柵為 3 600 條/mm。
ICP-AES工作條件：發(fā)射功率為1.15 kW；冷 卻氣流量為0 L/min；輔助氣流量為0. 8 L/min； 霧化氣流量為0.4 L/min；觀測(cè)高度距功率圈上方 12 mm；蠕動(dòng)泵泵速為20 r/min。使用同軸玻璃氣 動(dòng)霧化器及旋轉(zhuǎn)霧室，三層同軸石英炬管，中心管管為2. 0 mm。
馬弗爐（天津市福元銘儀器設(shè)備有限公司）；鉑 金坩堝（35 mL）。
1.2試劑
Cr、Mn、Ni、Al、Fe、Mg、Ti單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶 液（國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心）：1 000 gg/mL;鹽酸（p 約為1.18 g/mL），優(yōu)級(jí)純;硫酸。約為1. 84 g/mL），優(yōu) 級(jí)純。
實(shí)驗(yàn)用水均為二次去離子水。
1.3樣品處理
準(zhǔn)確稱取2. 0 g（精確至0. 000 1 g）試樣，置于 35 mL鉑金坩堝中，750笆馬弗爐中灼燒2h,等樣 品部分灰化后取出，放置至室溫。而后使用移液管 緩慢加入l.OmL硫酸，搖勻，再加入5.0mL鹽酸。 為避免鉑金坩堝與加熱板直接接觸而導(dǎo)致加熱時(shí)產(chǎn) 生合金化從而損毀鉑金坩堝，將鉑金坩堝套入陶瓷 坩堝中，放置于控溫電加熱板上，緩慢升溫并以200 笆加熱至冒盡硫酸煙，而后取下冷卻。之后將鉑金 坩堝放置于馬弗爐中，調(diào)節(jié)溫度于950笆灼燒30 min。取出坩堝，自然冷卻。加入5.0mL鹽酸（1 + 1）,搖勻后放入陶瓷坩堝中，于加熱板上150笆加熱 溶解殘?jiān)?，將溶液轉(zhuǎn)入25 mL容量瓶中，定容，搖 勻，待測(cè)。隨同試樣做空白試驗(yàn)。
1.4標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的配制
取7個(gè)100 mL容量瓶，分別加入各待測(cè)元素 的標(biāo)準(zhǔn)溶液，補(bǔ)加10 mL鹽酸，定容，搖勻。此標(biāo)準(zhǔn) 溶液系列中各元素質(zhì)量濃度相當(dāng)于樣品中各元素含 量見(jiàn)表1。
入等離子體中；同時(shí)金剛石中碳元素具有穩(wěn)定的正 四面體結(jié)構(gòu)，正常的酸堿無(wú)法溶解，因此選擇高溫灼 燒的方法，破壞金剛石內(nèi)部結(jié)構(gòu)并去除樣品中的碳。 試驗(yàn)考察了灰化溫度對(duì)金剛石樣品灰化效果的影響 稱取2.0 g樣品放置于鉑金坩堝中，放入馬弗 爐中選擇不同溫度進(jìn)行灰化，見(jiàn)表2。結(jié)果表明：樣 品在750笆下只有少部分的游離態(tài)被灰化，大部分 樣品并未灰化，為防止樣品因升溫過(guò)快而反應(yīng)太劇 烈，因此將樣品在750笆灰化2 h,作為預(yù)灰化的條 件，去除部分碳。而后將樣品加熱冒硫酸煙,部分破 壞氧化樣品，為之后高溫灼燒灰化做準(zhǔn)備，使之高溫 下更易破壞金剛石結(jié)構(gòu)。終將樣品置于950笆下 完全灰化。
2.2分析線
對(duì)于同一種元素,ICP-AES有多條譜線可供選 擇，但是由于基體的影響和其他元素對(duì)待測(cè)元素可 能產(chǎn)生的干擾，需要對(duì)推薦的譜線進(jìn)行干擾考察和 選擇。而本法中由于樣品經(jīng)過(guò)灰化前處理，基體的 影響較小，因此實(shí)驗(yàn)中不需考慮基體對(duì)分析線的 影響。
在兩個(gè)100 mL容量瓶中，加入Cr、Mn、Ni、Al、 Fe.Mg.Ti等多種標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別配制成兩個(gè)混合 標(biāo)準(zhǔn)溶液，使得兩瓶溶液中各元素的質(zhì)量濃度分別 為1.00和10.0 gg/mL0采用儀器掃譜圖功能，在 波長(zhǎng)為 Cr 267. 716 nm、Cr 283. 563 nm、Cr 205. 552 nm,Mn 257. 610 nm、Mn 293. 306nm、Mn 259. 373 nm,Ni 221. 648 nm, Ni 216. 556 nm, Ni 341.476 nm,Al 309.271 nm、Al 396.152 nm、Al 396.401 nm,Fe 259.940 nm、Fe 234.349 nm、Fe 238. 204 nm,Mg 279. 553 nm、Mg 280. 221 nm、Mg 285.213 nm,Ti 334. 941 nm、Ti 219. 992 nm、Ti 308. 802 nm 處掃描，以確定此譜線周?chē)欠裼衅渌氐母蓴_ 及強(qiáng)度情況。光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測(cè)元素 的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周 圍背景低且無(wú)其他元素明顯干擾的譜線作為待測(cè)元
素的分析線。此外，譜線選擇時(shí)，應(yīng)盡量將背景位置 定位于基線平坦且無(wú)小峰的位置，同時(shí)左右背景的 平均值盡可能與譜峰背景強(qiáng)度一致。以Mg 279. 553 nm處譜圖為例，1. 00與10. 0 gg/mL之間 有明顯梯度其周?chē)鸁o(wú)其他元素干擾，譜線左右平坦 無(wú)小峰，見(jiàn)圖1。各元素的分析譜線見(jiàn)表3。
2.3校準(zhǔn)曲線和檢出限
按照儀器設(shè)定的工作條件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行 測(cè)定，以待測(cè)元素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，發(fā)射強(qiáng)度為縱 坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，結(jié)果見(jiàn)表4。在儀器工作 條件下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的空白溶液連續(xù)測(cè)定11次， 以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法中各待測(cè)元素檢出限，以 10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法中各待測(cè)元素的測(cè)定3.2 比對(duì)試驗(yàn)
按照方法對(duì)人造金剛石實(shí)際樣品進(jìn)行分析，由 于現(xiàn)階段研究金剛石中雜質(zhì)元素的文獻(xiàn)較少，傳統(tǒng) 的人造金剛石中雜質(zhì)元素含量的測(cè)定主要是依靠X 射線熒光光譜法進(jìn)行半定量分析但其并不能準(zhǔn) 確定量，只能夠提供參考，而其他方法鮮見(jiàn)報(bào)道。因 此為對(duì)比試驗(yàn)，將按照實(shí)驗(yàn)方法前處理后的人造金 剛石樣品溶液采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)進(jìn)行測(cè)定，其結(jié)果與ICP-AES測(cè)定值進(jìn)行對(duì) 比，結(jié)果見(jiàn)表6。

Plasma 2000ICP-OES
全譜電感耦合等離子體光譜儀
Plasma 2000可廣泛適用于冶金、地質(zhì)、材料、環(huán)境、食品、醫(yī)藥、石油、化工、生物、水質(zhì)等各領(lǐng)域的元素分析。
1、 中階梯光柵與棱鏡交叉色散結(jié)構(gòu)，徑向觀測(cè)，具有穩(wěn)健的檢測(cè)能力。
2、 高效穩(wěn)定的自激式固態(tài)射頻發(fā)生器，體積小巧，匹配速度快，確保儀器的高精度運(yùn)行及優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
3、 高速面陣CCD采集技術(shù)，單次曝光獲取全部譜線信息，真正實(shí)現(xiàn)“全譜直讀”。
4、 功能強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，簡(jiǎn)化分析方法的開(kāi)發(fā)過(guò)程，為用戶量身打造簡(jiǎn)潔、舒適的操作體驗(yàn)。

鋼研納克ICP光譜儀測(cè)定電池級(jí)碳酸鋰中 17種雜質(zhì)元素
摘要：介紹了一種使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀直接測(cè)定電池級(jí)碳酸鋰中17種雜質(zhì)元素的方法，并對(duì)該方 法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果顯示加標(biāo)回收率在94% ~ 108%之間，線性相關(guān)系數(shù)大于0.999,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）小于4%。 該方法適用于多品牌，多批次碳酸鋰中雜質(zhì)元素的分析。
關(guān)鍵詞:電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法;電池級(jí)碳酸鋰；雜質(zhì)元素
電池級(jí)碳酸鋰是生產(chǎn)鋰電池正極材料（主要 有鉆酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等）以及電解液的關(guān) 鍵核心原料。由于電動(dòng)汽車(chē)對(duì)鋰電池需求巨大， 具有廣闊的發(fā)展前景，電池級(jí)碳酸鋰也進(jìn)入發(fā)展 快車(chē)道。碳酸鋰材料的品質(zhì)直接決定其價(jià)位，而 雜質(zhì)分析是判定其品質(zhì)優(yōu)劣必不可少的環(huán)節(jié)。依 據(jù)標(biāo)準(zhǔn)YS/T 582—2013《電池級(jí)碳酸鋰》規(guī)定，碳 酸鋰質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不大于99.5%[1-3]。本文采用電感耦 合等離子體發(fā)射光譜儀，測(cè)定了電池級(jí)碳酸鋰中的 17種雜質(zhì)元素，結(jié)果滿意。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1主要儀器及工作參數(shù)
Plasma2000型全譜電感耦合等離子體發(fā)射光 譜儀（鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司）；EH45A plus型電加熱板（萊伯泰科）。
ICP-AES工作條件：發(fā)射功率為1.3 kW；冷卻 氣流量為13.0 L/min；輔助氣流量為1.0 L/min；霧化 器流量為0.65 L/min；蠕動(dòng)泉泉速為20 r/min。使用旋流霧化室、耐高鹽霧化器、耐高鹽炬管，中心管管 徑為2.0 mm。
1.2試劑
Al、Ba、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、 Rh、Sr、V、Zn、Si標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試 中心）；硝酸（北京化學(xué)試劑研究所）；實(shí)驗(yàn)用水為高 純水;氬氣（北京誠(chéng)維峰氣體有限公司）：純度大于 99.995%。
1.3樣品處理
準(zhǔn)確稱取2.500 0 g碳酸鋰樣品于100 mL燒杯 中，加入適量高純水，緩慢加入5mL硝酸，加熱溶解 后，冷卻全室溫，轉(zhuǎn)移定容至50 mL容量瓶待測(cè)。
1.4標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的配制
實(shí)驗(yàn)選取消解好的樣品溶液作為溶劑配制標(biāo) 準(zhǔn)曲線。混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:逐級(jí)稀釋各元 素標(biāo)準(zhǔn)溶液配制成下表所需濃度，加入消解后的樣 品溶液定容至刻度搖勻。元素Si的標(biāo)準(zhǔn)溶液?jiǎn)为?dú) 配制：同樣用樣品溶液作為溶劑逐級(jí)稀釋Si標(biāo)液配 制成如表1所列濃度。
2結(jié)果與討論
2.1線性相關(guān)系數(shù)
本實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行測(cè)定。分別對(duì)混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液和Si標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，各元素的 相關(guān)系數(shù)（見(jiàn)表2）均在0.999以上。
2.2分析譜線的選擇
對(duì)同一元素，ICP-AES有多條譜線可供選擇，但是由于基體的影響和其他元素對(duì)待測(cè)元素可能產(chǎn) 生的干擾，需對(duì)譜線進(jìn)行干擾的考察和選擇，本文 對(duì)待測(cè)的17種元素譜線進(jìn)行了篩選，比較了各譜線 的譜圖、背景輪廓和強(qiáng)度值，并作出了相應(yīng)的背景 扣除，有效減少了背景的影響，終選擇的元素譜 線如表3。
在上述選定的工作條件下，重復(fù)測(cè)量空白溶液 11次，以空白測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍計(jì)算各元素的檢 出限，結(jié)果列于表4。
2.4加標(biāo)回收率
對(duì)碳酸鋰樣品進(jìn)行了加標(biāo)回收率試驗(yàn)及精密 度試驗(yàn)（見(jiàn)表5），各元素的回收率均在94%?108% 之間。
2.5樣品測(cè)試結(jié)果
按照實(shí)驗(yàn)方法對(duì)樣品進(jìn)行分析，結(jié)果列入表6。
3結(jié)語(yǔ)
本文使用Plasma2000型全譜電感耦合等離子 體發(fā)射光譜儀測(cè)定碳酸鋰中的雜質(zhì)元素，通過(guò)計(jì)算檢出限、回收率和精密度，分析結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定，可用 于電池級(jí)碳酸鋰中Al、Ba、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、 Mn、Na、Ni、Pb、Rh、Sr、V、Zn、Si 等雜質(zhì)元素的分析 測(cè)定。