高纯稀土镝中稀土杂质检测方案(ICP-MS)

thermoscientific仅用于研究目的。不可用于诊断目的。◎ 2020 Thermo Fisher Scientific Inc. 保留所有权利。所有商标均为 Thermo Fisher Scientific Inc. 及其子公司的资产，除非另有指明。 iCAP TQ三重四级杆ICPMS测定高纯氧化镝中的15种稀土杂质 刘莉，王艳萍，荆淼，赛默飞世尔科技(中国)有限公司 关键词： 氧化镝、稀土杂质、三重四级杆ICPMS 本文运用赛默飞iCAP TQ一重四级杆ICPMS 建立了一种直接测试高纯氧化镝中15种稀土杂质的方法。该方法简单快速，无需复杂的基体分离过程，利用iCAP TQ有效去除氧化镝基体多原子离子对165Ho和175Lu的干扰，适用于纯度为99.99%~99.9999%的高纯氧化镝中稀土杂质纯度分析。 1.引言 高纯稀土镝因其优异的性能在稀土超磁致伸缩材料、高性能钕铁硼永磁材料，高性能镝灯中发挥重要作用，近些年市场需求量快速上升，对于镝材料的纯度也提出更高要求(高性能镝灯要求Dy/TRE在99.999%以上)。ICPMS在稀土杂质分析方面已经广泛应用，但是稀土元素之间质谱干扰严重，高纯氧化镝有7个同位素分布在156Dy(0.06%)到164Dy(28.2%)质量范围内，容易形成复合多原子离子干扰其他重稀土元素的直接测定，最突出的是对165Ho和175Lu的干扰[1]。目前普遍采用分离技术将稀土基体分离后采用单四级杆ICPMS测定，然而分离过程复杂繁琐。本文采用赛默飞三重四级杆ICPMS iCAP TQ，轻松去除大量基体元素Dy形成的多原子离子对稀土杂质测测试式扰。 2.1仪器与试剂标准品 Thermo Fisher iCAP TQ 电感耦合等离子体质谱仪；硝酸(trace nmetalgrade)，超纯水，稀土混合标准溶液(1000mg/L，Ⅳ)； 2.2样品前处理 测试样品：高纯氧化镝-1(99.9999%)，高纯氧化镝-2(99.9981%) 样品处理：称取0.05g样品，加入5mL硝酸(1：1)，80℃加热至样品完全溶解，冷却后用水定容至100mL。 采用标准加入法测试，分别向样品溶液中加入0、0.5、1.0、2.0、5.0ppb稀土混合标准溶液。 2.3仪器参数 仪器条件 设置条件 RF功率(W) 1550 Qcell气体 (mL/min) He4.5/O，0.2 冷却气 (L/min) 14 辅甫气 (L/min) 0.8 雾化器 (L/min) 1.0 中心管内径(mm) 2.5 嵌片规格(mm) 2.8 进样系统 标准水溶液 3.结果与讨论 3.1各元素标准工作曲线相关系数 选择待测元素及相应测试模式，采用标准加入法建立标准曲线，标准线信息如下： 45Sc|45Sc.160(S-TQ-02) 89Y|89Y.160 (S-TQ-02) LoD=0.0020 ppb LoD=0.0007 ppb 157Gd(S-SQ-KED) 159Tb (S-SQ-KED) 3.2高纯氧化镝中干扰讨论 镝元素同位素质量分布较宽，对于比Dy重的稀土元素容易产生多原子离子干扰，具体如下表所示。可以看出受干扰严重的主要是Gd、Tb、Ho、Yb、Lu， 其中由于156Dy和158Dy丰度较低对157Gd和159Tb产生的MH+干扰在KED模式下即可有效去除；Er可选用丰度最高的同位素166Er避免干扰；Yb可选用171Yb避免干扰；而Ho是单同位素元素，并且受到164Dy1H的严重干扰， Lu仅有的两个同位素175Lu和176Lu也受到多种基体多原子离子严重干扰，单四级杆ICPMS难有效去除干扰，无法获得Ho和Lu的准确结果。 基体镝同位素对稀土杂质的干扰情况 Abun- 干扰类型 Massdance同质异 MH+ M O + M O H + M N + MC+%位素 156 0.06 156Gd 157Gd 172Yb 173Yb 170Yb 168Yb 158 0.1 158Gd 159Tb 174Yb 175Lu 172Yb 170Yb 160 2.34 160Gd 176Yb ) 174Yb 172Yb 176Lu 161 18.9 162Er 175Lu 173Yb 176Yb 162 25.5 162Er 176Lu 174Yb 163 24.9 175Lu 164 28.2 165Ho 176Lu 采用三重四级杆iCAP TQ ICPMS可以有效去除上述干扰，第一级四级杆只让165或175通过，去除基体元素Dy的各种同位素离子；在第二级四级杆中加入氧气与目标待测物生成165Ho16O和175Lu16O，而其他多原子离子进一步与氧气反应概率大大降低，或者不与氧气发生反应；第三级四级杆选择181和191质量数便可有效去除基体多原子离子干扰，结果对比如下表所示。单杆ICPMS由于无法去除基体Dy元素，加氧或者其他反应气后产物更加复杂，干扰不仅没有降低，反而会增加。 单杆KED模式和三重四级杆加氧气反应模式测试结果对比 SQ-KED TQ-02 165Ho 3.886 0.094 175Lu 0.149 0.005 注： SQ-KED：单四级杆碰撞模式， TQ-O2：三重四级杆加氧反应模式 3.3实际样品检测 对每种元素根据干扰情况和元素性质选择合适的质量数及测试模式，分别对两种不同纯度的氧化镝样品进行测试，结果如下表所示，测得两种氧化镝的稀土纯度分别为99.999895%和99.9987%。 稀土纯度(%) 153Eu (S-SQ-KED) 99.999895 99.9987 高纯氧化镝-2 0.169 159Tb (S-SQ-KED) 0.027 0.358 45Sc.160 (S-TQ-O2) 157Gd (S-SQ-KED) 159Tb (S-SQ-KED) 0.008 0.026 89Y 89Y.16O (S-TQ-O2) 0.123 0.094 166Er (S-SQ-KED) 0.006 139La.160 (S-TQ-O2) 0.019 0.076 0.446 169Tm (S-SQ-KED) 0.013 0.002 0.060 0.270 171Yb (S-SQ-KED) 0.083 0.046 141Pr.160 (S-TQ-O2) 0.007 0.012 144Nd 144Nd.16O (S-TQ-O2) 175Lu|175Lu.16O (S-TQ-O2) 0.023 0.005 0.974 0.008 4.结论 采用用三重四级杆iCAP TQ ICPMS可以有效去除氧化镝基体多原子离子干扰，尤其是对165Ho和175Lu的测定，避免了复杂的基质分离过程，可用于直接分析纯度为99.99%~99.9999%的高纯氧化镝中稀土杂质。 采用用三重四级杆iCAP TQ ICPMS可以有效去除氧化镝基体多原子 离子干扰，尤其是对165Ho和175Lu的测定，避免了复杂的基质分 离过程，可用于直接分析纯99.99%~99.9999%的高纯氧化镝 中稀土杂质。