氮化铝中Cr检测方案(ICP-AES)

o应用领域/工业：coa 化学/高分子工业 临床化学/药学/保健/医疗卫生 化妆用品 电子工业 能源 环境/水/废弃物 食品/农业 地质/矿业 材料分析 冶金/电镀 药学 精炼厂/石油化学 半导体工艺 其他 ICP 法测试化化铝中杂质成分 德国耶拿上海实验室 摘要：本文用 HR-PQ9000， ICP法测定了>99.95%氮化铝(AlN)中的杂质成分。数据表明，虽是碱溶，试液含盐量>20g/L，基体干扰较大，标准曲线浓度低达0.010~0.50ug/mL，但有基体匹配的5点校正的线性拟合系数R=0.9995~0.99999， RSD<2.9%，消除了基体干扰和影响；同一元素不同谱线的测定结果比对得较好；两个平行样也平行得较好，充分显示了 PQ9000 的高分辨率、高灵敏度、高稳定性和材料纯度分析的超强能能。 1 仪器介绍 1.1 PQ9000：高分辨率电感耦合等离子体发射光谱仪，蔡司技术光学系统，棱镜、中阶梯光栅两级色散，光学分辨率0.003nm，波长范围160~900nm， 波长准确度 0.0004nm。垂直炬管，双向观测，氩气反吹消除尾焰，尾焰消除彻底。轴向、轴向扩展、侧向、侧向扩展4种测量方式，适合各类(有机、高盐)样品分析，满足不同浓度的同时测量。高量子效率和紫外高灵敏度的新一代CCD 检测器，像素分辨率 0.002nm，，同时记录元素线与其直接光谱环境，自动扣除背景。自激式、40.68MHz、0.7~1.7KW 功率可调射频发生器，各路气体均用质量流量控制器(MFC)控制，等离子体强劲稳定。吹扫光室、检测器用氩气又到等离子体使用，既能持续吹扫，提高灵敏度，又不额外消耗氩气，运行成体低。组合式炬管，卡擦式定位，操作方便。仪器无需预热，开机即测。 1.2 TOPwave 微波消解仪：：12罐。 2 试验方法 2.1仪器参数 表1测试参数 名称 参数 观测方式 轴向或侧向 (Ca393.396nm) 功率 1200 W 等离子体气流量 12 L/min 辅助气流量 0.5 L/min 雾化器流量 0.5L/min 雾化器 玻璃同心雾化器， 1.0 mL/min 名称 参数 雾化室 玻璃旋流雾化室， 50mL 中心管 石英，内径2 mm 进样泵速 1.0 L/min 积分时间 5s 测定次数 3 2.2试剂和材料 2.2.1硝酸为高纯，水为一级，氩气为高纯。 2.2.2氢氧化钠(GR)溶液：200g/L， 10.0g氢氧化钠溶于50mL 水中。 2.2.3Al标准溶液：10000 ug/mL，市售。 2.2.3Mg、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Si标准储备溶液：1000ug/mL，市售。 2.2.4混合标准曲线系列溶液 表2各元素混合标准曲线系列浓度 元素及基体 组号及及度 (ug/mL) 0 1 2 3 4 NaOH 1.0% 1.0% 1.0% 1.0% 1.0% A1 3200 3200 3200 3200 3200 Mg Ca Ti Cr MnFe Ni Cu Zn Si 0 0.010 0.050 0.10 0.50 5%硝酸(V/V)；标准溶液中加入的氢氧化钠和硝酸量与试液一致。 2.3样品分解 称取约0.5g样品(精确至0.1mg)至微波消解罐中，平行两份；加入5.00mL20%NaOH溶液；在140、170、210℃各消解15、20、15min；冷却后，加入10.00mL1+1硝酸，再于130℃消解 15min；冷却后转移定容于 100mL 塑料容量瓶中。 3结果与讨论 3.1分析结果 表3测试结果 元素及波长(nm) 1# 2# 平均值(%) 总平均值(%) ug/g % ug/g Ca 393.3663 168.9 0.0169 178.5 0.0178 0.0174 0.017 Ca 315.8869 167.0 0.0167 174.4 0.0174 0.0171 Fe 248.3271 4.976 0.000498 3.535 0.000354 0.000426 0.00043 Fe259.9396 5.218 0.000522 3.636 0.000364 0.000443 Ni 352.4536 0.2217 0.0000222 0.1455 0.0000146 0.000018 0.00002 Ti 334.9410 23.35 0.00234 24.83 0.00248 0.00241 0.0024 Ti 337.2800 23.38 0.00234 24.64 0.00246 0.00240 Si 251.6112 17.87 0.00179 20.22 0.00202 0.00190 0.0020 Si 288.1577 19.57 0.00196 21.11 0.00211 0.00203 3.2标准曲线汇总 元素及波长(nm) 浓度范围(ug/L) 观测方式 拟合系数R RSD(%) 线性方程 Mg 279.5528 10~500 轴向 0.99994 ≤0.98 I=20037.3c+479845.1 Ca 393.3663 10~500 侧向 0.99996 ≤1.13 I=6593.6c+674971.5 Ca 315.8869 轴向 0.99999 ≤0.76 I=267.4c+26336.4 Cr 425.4332 10~500 轴向 0.99996 ≤0.97 I=281.8c+7414.3 Cr 427.4796 轴向 0.99995 ≤1.92 I=278.9c+7527.4 Mn 257.6100 10~500 轴向 0.999994 ≤0.66 I=2789.0c+1366.7 Mn 279.4817 轴向 0.99998 ≤1.22 I=173.1c+143.7 Fe 248.3271 10~500 轴向 0.9995 ≤1.04 I=31.1c+1428.3 Fe 259.9396 轴向 0.997 ≤0.83 I=666.4c+33189.1 Ni 352.4536 10~500 轴向 0.99998 ≤1.34 I=121.5c+1747.3 Cu 324.7540 10~500 轴向 0.99992 ≤2.48 I=650.9c+8660.8 Cu 327.3960 轴向 0.999990 ≤1.75 I=155.2c+2107.0 Zn 213.8560 10~500 轴向 0.99992 ≤1.29 I=436.4c+2041.4 Zn 206.2000 轴向 0.9999 ≤0.84 I=272.9c+1120.3 Ti334.9410 10~500 轴向 0.9999 ≤1.36 I=2011.2c+11042.5 Ti 337.2800 轴向 0.99994 ≤2.82 I=1409.3c+7925.2 Si 251.6112 10~500 轴向 0.9998 ≤0.96 I=173.7c+18558.5 Si 288.1577 轴向 0.9998 ≤1.39 I=98.2c+14538.5 3.3标准曲线图 Table Residuals LOD /LOQ Fe259.940 Conc. 300kD.kJ259.9396 nm Type Name [磷/L] Ints. SDRSD% Rem Mean Cal-Zero1 27144 256 0.94 (roxid g) usuej三u Cal-Std1 so 39610 292 0.74 Cal-Std2 50 73488 601 0.82 Cal-Std3 100 99825 406 0.40 |Cal-5td4 500 365677 3033 0.83 < 100 200 300. 400 500 M SD RSD% Delete Std. Conc.[/L] Calibration data 94 S9 R?adj.)： 0.996675224 slope： 666.36330 Ints./(/L) Method SD： 9.8303834 磺/L Line： Calibration function： BEC： 7.0109536 码/L y=a+bx Fe259.940 linear a=33189.071b=666.36330 川 0.95 O Calibration O Recal. OK OK 350k Table Residuals LOD/LOQ 8k Table Residuals LOD/LOQ 300k Cu324.754 Conc. Cu327.396 Conc. 324.754 nm Type Name [/L] Ints. SDR5D%Ren 327.396nm Type Name Ints. SDR5D%Rem. [磺/L] Mean 250k Cal-Zero1 9604 112 1.16 Mean 60k_ Cal-Zero1 2184 23 1.04 Cal-Std1 10 15786 191 1.21 Cal-Std1 10 3705 47 1.28 200k. Cal-Std2 50 40156 997 2.48 |Cal-Std2 50 9822 172 1.75 52. Cal-S5ttd3 100 72999 351 0.48 Cal-Std3 100 L751 169 0.9 一10k150k Cal-Std4 500 334360 848 0.25c Cal-Std4 500 79745 385 0.48 = 100k 50k MSD RSD% Delete Std. 100 200 300 400 500 MSD RSD% Delete Std. 200 300 Conc.[/L] Conc.[/L] Calibration data Calibration data 94 R?adj.)： 0.999919350 R?adj.)： 0.999990049 Slope： 650.91217 Ints./(/L) Slope： 155.22713 Ints./(碳/L) Method SD： 1.5358505 /L Method SD： 0.5394698 /L BEC： 13.675605 /L Line： Calibration function： BEC： 26.764100/L Line： Calibration function： y=a+bx y=a+bx Cu324.7544 linear a=8660.8385 b=650.91217 Cu327.3966 linear a=2107.0186 b=155.22713 0.95 0.95 OCalibration O Recal. O Calibration ORecal. Ti334.941 Conc. Ti337.280 Conc. Type Name RSD% 334.941 nm Type Name Ints5.. SD RSD% [B/L] Rem. 600k. 337.28nm [磺/L] Ints. SD Rem. Mean Mean 85 1.42 750k Cal-Zero1 8790 760 8.65 Cal-Zero1 5976 Cal-Std1 10 27943 255 0.91 Cal-Std1 10 21102 512 2.42 (oxid。 Cal-Std2 117634 509 1.28 Cal-Std2 50 80035 2260 2.82 包500k Cal-Std3 100| 2121 2880 1.3c芒e e)Cal-Std4 500 1016100 2312 0.23 psu Cal-Std3 100 150555 762 0.51 Cal-Std4 500 712065 3314 0.47 .50k > Delete Std. 100 200300 400 500 区SD RSD% 200 3300 500 SD RSD% Delete Std. Conc.[/L] Conc.[/L] Calibration data Calibrationn data 294 R?adi.)： 0.999853310Lo 094 R?adj.)： 0.999939771 Slope： 2011.1773 Ints./(磺/L) sSllope： 1409.2537 Ints./(/L) M 2.0713561磷/iL/L Method SD 1.3272364 / C： Calibrati BEC Line： Calibration function： BEC on： maa+-bbx y=a+t Ti334.941 liniineaar T1337.280 lineal a=11042.528Bbb=2011.1773 a=7925.15033b=1409.2537 4 0.95 0.95 O Calibration ● Recal O Calibration ORecal. COK OK 3.4样品测试峰图 pixel pixel 100 150 200 250 100 150 200 250 Ca393.366 Ca315.887 393.3663 nm 125k 315.8869 nm 2.5M 100k 3.5讨论 (1)从测试数据看： ――该 AlN 样品要求检测的10个(Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Ti、Si) 杂质成分只测出了 Ca、Fe、Ni、Ti、Si5个成分，其它均未检出。从结果看，两个平行样平行得很好(包括未检出组分)，两条谱线也符合得很好(包括未检出组分和空白)，说明测试过程无误。 ――进行了基体 (NaOH和A1)匹配的低浓度标准曲线(0、0.010、0.050、0.10、0.50ug/mL)测得很好，共18条标线17条的线性拟合系数R=0.9995~0.999994，只有1条Fe 的稍差些为0.997，，为准确定量打下了基础。 一标线的 RSD<2.9%，绝大多数 RSD<1.0%，样品的RSD<4.5%。对含盐量(NaNO3和 Al(NO3)3)较高而所测浓度很低的溶液来说，这样的稳定性已是不容易。 ——)-标准点0.050ug/mL的回测结果显示，，回收率很好，在94.1%~108.9%之内，绝大多数在95%~105%以内。 -看样品的测试谱图，每条分析线均分得很开，毫无光谱干扰。 ――上述显示了 PQ9000 的高分辨率、高灵敏度和高稳定性，也充分说明了 PQ9000的垂直炬管(耐高盐)、双向观测(轴向灵敏度高)更适用于该类复杂基体样品的检测。 (2)从测试结果看，该 AlN的纯度比较高(>99.95%)。测高纯样品中的杂质，碱溶并不适合，因为碱的纯度没有酸高，，引入的杂质和盐浓度较高，基体干扰较大，使标准曲线 空白的光强度较高，信号抑制较强。 AlN 若能酸溶就更好子。该分析方法值得研究。 2014.12.03 CP 法测试氮化铝中杂质成分ICP-OES-C