鋼研納克ICP光譜儀測定人造金剛石中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所需的高溫高壓，但觸媒的使用會 使雜質(zhì)元素進入人造金剛石內(nèi)部，嚴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）測定金剛石 中Cr、Mn、Ni、Al、Fe、Mg、Ti等7種元素。各元素校準曲線的線性相關(guān)系數(shù)廣為0. 999 4? 0.999 9,線性關(guān)系良好；方法中各元素的測定下限為0.021?0.27 Mg/g0按照實驗方法測定 金剛石樣品中Cr、Mn、Ni、Al、Fe、Mg、Ti,結(jié)果的相對標準偏差（RSD, 〃=6）為0.75%? 1. 9%，回收率為93%?107%。將按照實驗方法前處理后的3個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）進行測定，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，我國人造金剛石的產(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、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)元素含量的測定方法 主要依靠X射線熒光光譜法進行半定量分析^句， 但其并不能進行準確定量分析，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、動態(tài)線性范圍寬等特點，可用 于多種元素測定本文探討使用電感耦合等離 子體發(fā)射光譜法測定金剛石中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）進行了對比，取得了滿 意結(jié)果。
實驗部分
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；觀測高度距功率圈上方 12 mm；蠕動泵泵速為20 r/min。使用同軸玻璃氣 動霧化器及旋轉(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單元素標準儲備溶 液（國家鋼鐵材料測試中心）：1 000 gg/mL;鹽酸（p 約為1.18 g/mL），優(yōu)級純;硫酸。約為1. 84 g/mL），優(yōu) 級純。
實驗用水均為二次去離子水。
1.3樣品處理
準確稱取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 溶解殘渣，將溶液轉(zhuǎn)入25 mL容量瓶中，定容，搖 勻，待測。隨同試樣做空白試驗。
1.4標準溶液系列的配制
取7個100 mL容量瓶，分別加入各待測元素 的標準溶液，補加10 mL鹽酸，定容，搖勻。此標準 溶液系列中各元素質(zhì)量濃度相當于樣品中各元素含 量見表1。
入等離子體中；同時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。 試驗考察了灰化溫度對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行灰化，見表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待測元素可 能產(chǎn)生的干擾，需要對推薦的譜線進行干擾考察和 選擇。而本法中由于樣品經(jīng)過灰化前處理，基體的 影響較小，因此實驗中不需考慮基體對分析線的 影響。
在兩個100 mL容量瓶中，加入Cr、Mn、Ni、Al、 Fe.Mg.Ti等多種標準溶液，分別配制成兩個混合 標準溶液，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，以確定此譜線周圍是否有其他元素的干擾 及強度情況。光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測元素 的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周 圍背景低且無其他元素明顯干擾的譜線作為待測元
素的分析線。此外，譜線選擇時，應(yīng)盡量將背景位置 定位于基線平坦且無小峰的位置，同時左右背景的 平均值盡可能與譜峰背景強度一致。以Mg 279. 553 nm處譜圖為例，1. 00與10. 0 gg/mL之間 有明顯梯度其周圍無其他元素干擾，譜線左右平坦 無小峰，見圖1。各元素的分析譜線見表3。
2.3校準曲線和檢出限
按照儀器設(shè)定的工作條件對標準溶液系列進行 測定，以待測元素質(zhì)量濃度為橫坐標，發(fā)射強度為縱 坐標，繪制校準曲線，結(jié)果見表4。在儀器工作 條件下對標準溶液系列的空白溶液連續(xù)測定11次， 以3倍標準偏差計算方法中各待測元素檢出限，以 10倍標準偏差計算方法中各待測元素的測定3.2 比對試驗
按照方法對人造金剛石實際樣品進行分析，由 于現(xiàn)階段研究金剛石中雜質(zhì)元素的文獻較少，傳統(tǒng) 的人造金剛石中雜質(zhì)元素含量的測定主要是依靠X 射線熒光光譜法進行半定量分析但其并不能準 確定量，只能夠提供參考，而其他方法鮮見報道。因 此為對比試驗，將按照實驗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)進行測定，其結(jié)果與ICP-AES測定值進行對 比，結(jié)果見表6。

Plasma2000測定磷酸鐵鋰中的溶出鐵元素及鋰、鎳、銅、鋅、鎂、鉻元素
關(guān)鍵詞：Plasma2000，ICP-OES，磷酸鐵鋰，溶出鐵，金屬元素，全譜瞬態(tài)直讀
磷酸鐵鋰是一種典型鋰離子電池正極材料，具有熱穩(wěn)定性好、價格低廉以及環(huán)境友好等特點。其中鋰元素與鐵元素分別占據(jù)著M1和M2位，含量與性能息息相關(guān)，同時若其雜質(zhì)含量過高會影響電極材料的純度，有些金屬元素雜質(zhì)還會對電化學(xué)性能產(chǎn)生有害影響，例如鉻、鎳、鋅等的磁性金屬單質(zhì)會影響電池的自放電過程，因此測定磷酸鐵鋰中溶出鐵元素及鋰、鎳、銅、鋅、鎂、鉻元素具有重要意義。
儀器特點
Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司）是一種使用方便、操作簡單、測試快速的全譜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；
多元素同時分析，全譜瞬態(tài)直讀。
Plasma 2000型ICP-OES光譜儀
樣品前處理
鋰元素測試
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 蠕動泵轉(zhuǎn)速/rpm 20
載氣流速／L·min-1 0.5 進樣時間/s 25
典型元素譜線
光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測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其他元素明顯干擾的譜線作為待測元素的分析線。其典型譜線見下圖及下表。
準確度
按照實驗方法測定樣品，結(jié)果見下表
各元素的測定值 %
元素 測定值
Fe 0.1857
Li 4.610
Ni 0.0023
Cu 0.0037
Zn 0.0035
Cr 0.0105
Mg 0.0146
方法檢出限
在該方法選定條件下，對鐵基體空白溶液連續(xù)測定11次，以3倍標準偏差計算方法中各待測元素檢出限。
各元素的分析譜線及檢出限
元素 譜線nm 檢出限ug/ml
Fe 234.349 0.018
Li 670.784 0.036
Ni 231.604 0.0039
Cu 324.754 0.0072
Zn 202.548 0.0015
Cr 267.716 0.0039
Mg 280.271 0.0285
結(jié)論
Plasma 2000光譜儀對磷酸鐵鋰中Fe、Li、Ni、Cu、Zn、Cr、Mg等元素進行測定，穩(wěn)定性較好，檢出限在0.0015ug/mL-0.0285ug/mL之間。Plasma 2000能夠快速、準確、可靠的測定磷酸鐵鋰中Fe、Li、Ni、Cu、Zn、Cr、Mg等元素。
缺加標回收率數(shù)據(jù)，精密度數(shù)據(jù)，檢出限數(shù)據(jù)需要更新。

技術(shù)參數(shù)：
射頻發(fā)生器技術(shù)參數(shù)：
功率穩(wěn)定性：≤0.1%
震蕩頻率：27.12MHz
頻率穩(wěn)定性：≤0.01%
匹配方式：自動匹配
電磁場泄露輻射強度：<0.5V/m
進樣系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：
炬管方向：垂直放置
炬管線圈：3匝
炬管：一體式炬管，中心管可選0.8mm、1.5mm、2.0mm（石英或陶瓷）。
霧化器：同心霧化器或平行通道霧化器，外徑6mm,可選標準霧化器、高鹽霧化器、氫氟酸霧化器.
霧室：旋流霧化室，可選配雙筒型霧化室和耐HF霧化室。
蠕動泵：4通道12滾輪，轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。
氬氣消耗量：12L/min~18L/min
冷卻氣：0.00L/min~20.00L/min，精度0.01L/min
輔助氣：0.00L/min~2.00L/min，精度0.01L/min
載氣：0.00L/min~2.00L/min，精度0.01L/min
量子化效率：無鍍膜，量子化效率可達75%以上
檢測器冷卻：高效半導(dǎo)體制冷，制冷溫度-10℃
分析性能：
觀測方式：垂直火炬
檢出限：亞ppb- ppb
短期穩(wěn)定性：RSD≤0.5%（500LOD）
長期穩(wěn)定性：RSD≤1.0%（2h，500LOD）
儀器規(guī)格
尺寸：寬x深x高（121cm x 74cm x 80cm）
重量：約200kg
工作環(huán)境
實驗室濕度環(huán)境：相對濕度20%~80%
氬氣純度：不小于99.95%
排風(fēng)：不小于400立方米/小時
電源：200V~240V AC 單相；50Hz~60Hz；4kVA

鋼研納克ICP光譜儀測定電池級碳酸鋰中 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)射光譜儀直接測定電池級碳酸鋰中17種雜質(zhì)元素的方法，并對該方 法進行了驗證，結(jié)果顯示加標回收率在94% ~ 108%之間，線性相關(guān)系數(shù)大于0.999,相對標準偏差（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;電池級碳酸鋰；雜質(zhì)元素
電池級碳酸鋰是生產(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。由于電動汽車對鋰電池需求巨大， 具有廣闊的發(fā)展前景，電池級碳酸鋰也進入發(fā)展 快車道。碳酸鋰材料的品質(zhì)直接決定其價位，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)標準YS/T 582—2013《電池級碳酸鋰》規(guī)定，碳 酸鋰質(zhì)量分數(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，測定了電池級碳酸鋰中的 17種雜質(zhì)元素，結(jié)果滿意。
1實驗部分
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標準儲備溶液（國家鋼鐵材料測試 中心）；硝酸（北京化學(xué)試劑研究所）；實驗用水為高 純水;氬氣（北京誠維峰氣體有限公司）：純度大于 99.995%。
1.3樣品處理
準確稱取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。
1.4標準溶液系列的配制
實驗選取消解好的樣品溶液作為溶劑配制標 準曲線?；旌显貥藴嗜芤旱呐渲?逐級稀釋各元 素標準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的標準溶液單獨 配制：同樣用樣品溶液作為溶劑逐級稀釋Si標液配 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)
本實驗采用標準加入法進行測定。分別對混合元素標準溶液和Si標準溶液進行測定，各元素的 相關(guān)系數(shù)（見表2）均在0.999以上。
2.2分析譜線的選擇
對同一元素，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待測元素可能產(chǎn) 生的干擾，需對譜線進行干擾的考察和選擇，本文 對待測的17種元素譜線進行了篩選，比較了各譜線 的譜圖、背景輪廓和強度值，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)測量空白溶液 11次，以空白測定標準偏差的3倍計算各元素的檢 出限，結(jié)果列于表4。
2.4加標回收率
對碳酸鋰樣品進行了加標回收率試驗及精密 度試驗（見表5），各元素的回收率均在94%?108% 之間。
2.5樣品測試結(jié)果
按照實驗方法對樣品進行分析，結(jié)果列入表6。
3結(jié)語
本文使用Plasma2000型全譜電感耦合等離子 體發(fā)射光譜儀測定碳酸鋰中的雜質(zhì)元素，通過計算檢出限、回收率和精密度，分析結(jié)果準確穩(wěn)定，可用 于電池級碳酸鋰中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 測定。