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碱熔融-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定氧化铟锡烧结混合粉中5种杂质元素

更新时间:2016-07-05

氧化铟锡靶材的主要制备方法有热等静压法、热压法和烧结法[1]. 用氧化铟锡烧结混合粉制成靶材,再将靶材制成ITO薄膜,这种薄膜对可见光透明,可吸收紫外线反射红外线,主要应用在平面显示器、光碟和半导体集成电路等领域[2].

目前,二氧化锡化学分析方法[3]和锡化学分析方法[4]中都有Fe含量的测定方法,即1,10-二氮杂菲分光光度法. 锡化学分析方法[4]中,Al含量的测定有电热原子吸收光谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱法,而没有Ca、Mg和Si等元素的分析方法. 高纯氧化铟化学分析方法[5]中,Al、Fe含量的测定为电感耦合等离子体质谱法,无Ca、Mg、Si等元素的分析方法. 高纯铟化学分析方法[6]中,Si含量的测定有硅钼蓝分光光度法,Mg、Al和Fe等元素的测定方法有电感耦合等离子体质谱法和辉光放电质谱法. 以上国家及行业标准的检测方法均不能同时测定氧化铟和氧化锡中的Fe、Ca、Mg、Al和Si等杂质元素.

文献中报道了等离子体原子发射光谱(ICP-AES)测定铟中杂质元素[7-9]及测定氧化铟锡超细复合粉末杂质元素[10-12]. 不过,上述文献[7-11]中试样消解方法采用酸溶法,文献[12]中试样消解方法虽采用碱熔融法,但测定元素没有Al和Si. 因生产工艺的变化,用来压制靶材的氧化铟锡烧结混合粉难以用酸溶解完全. 碱熔融分解能力较强,是一种有效的溶解难溶氧化物方式. 因此本文使用银坩埚,采用氢氧化钠熔融样品,通过基体匹配,消除基体对待测元素的干扰,建立了ICP-AES测定氧化铟锡烧结混合粉中Fe、Ca、Mg、Al和Si等杂质元素的方法. 方法已用于生产工序检验.

1 试验部分

1.1 仪器

iCAP 6300电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国赛默飞世尓科技有限公司).

1.2 试剂

Fe、Ca、Mg、Al和Si标准储备溶液:1 mg/mL(国家有色金属及电子材料分析测试中心,国家标准物质研究中心). 高纯铟(ωIn≥99.99%);高纯锡粒(ωSn≥99.99%);盐酸(ρ=1.19 g/mL,优级纯);氢氧化钠(粒状)):优级纯;银坩埚:99.99%; 试验用水为高纯水(电阻率为18.2 MΩ/cm);试验所用器皿均用盐酸(1+19)浸泡24 h,再用纯水清洗干净,溶液配制后均贮存于塑料瓶中.

1.3 样品制备

称取样品0.500 0 g(精确至0.000 1 g),小心移入银坩埚底部,加入0.80 g左右氢氧化钠,混匀,电热板上烘干水分,盖上盖子,置于灰化石墨圈中熔融120 min后,冷却至室温,热水浸取至150 mL聚四氟烧杯中,缓慢加入20 mL盐酸(1+1),继续溶解20 min,移入100 mL塑料容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀. 在选定的仪器工作条件下进行测定,同时做空白试验.

1.4 混合标准系列溶液的配制

Fe、Ca、Mg、Al和Si等元素混合标准工作溶液0.1 mg/mL:分别准确移取10 mL上述标准储备溶液于100 mL塑料容量瓶中,以水稀释至刻度,摇匀待用.

[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫局,中国国际标准化管理委员会. GB/T 23274-2009二氧化锡化学分析方法[S]. 北京:中国标准出版社, 2009-05-01.

1.5 检测

文献[13]指出,试液的酸度对元素的激发强度有一定的影响,样品溶液的酸浓度与标准溶液不匹配时,会影响分析结果的精密度与准确度. 试验发现,随酸浓度增加,各元素分析谱线强度下降,在试验中保持酸浓度与标准溶液的酸度一致,可消除溶液酸度对测定的影响. 本文选择盐酸体积分数为8%作为介质酸度.

氢氧化钠熔融用银坩埚的温度一般在400 ℃以上即可,熔融可采用马弗炉和灰化石墨圈两种方式. 试样熔融时,样品量与熔剂用量比一般大于1∶10时,会造成样品溶液中盐类浓度过高的情况,使用ICP 光谱仪测定样品溶液时,容易引起雾化器堵塞. 另外考虑到碱熔融对银坩埚的腐蚀,在保证试样完全熔融情况下,应减少熔剂用量. 本文采用样品量与熔剂用量比为1∶1.6,可完全分解试样,避免样品溶液对雾化器堵塞. 溶解效果如表1所列.

2 结果与讨论

2.1 熔融方式的选择

仪器工作条件:RF功率 1 150 W;雾化器压力 0.2 MPa;泵速 50 rpm;等离子气流量 15 L/min;辅助气流量 0.5 L/min;积分时间 20 s;观测方式为水平.

[9] 解原. 等离子体发射光谱法测定精铟中的痕量杂质元素[J].化学分析计量, 2007,16(3):28-30. [XIE Yuan. Determination of trace impurity elements in pure indium by ICP-AES[J]. Chemical Analysis and Meterage, 2007,16(3):28-30.]

表1 马弗炉和灰化石墨圈熔融效果试验 Table 1 Fusing effect of muffle furnace and graphite ring

熔融方式熔融温度/℃熔融时间/min溶解状态(盐酸浸取后)马弗炉45010完全溶解,溶液清亮灰化石墨圈45040溶解不完全,溶液有浑浊灰化石墨圈45080溶解不完全,溶液有浑浊灰化石墨圈450120完全溶解,溶液清亮

2.2 酸度与盐效应的影响

Fe、Ca、Mg、Al和Si等元素混合标准系列溶液在选定的仪器工作条件下进行测定,绘制校准曲线. 待测各元素的线性相关系数大于或等于0.999时,可进行样品溶液的测定,同时做空白试验.

通过试验发现,本方法中钠离子对硅的测定结果有一定的影响,为消除影响,可在标准溶液中加入与样品相同量的钠盐.

2.3 分析谱线的选择

分析谱线选择是否合适,会直接影响到待测元素测定结果的准确性以及方法的可信度. 谱线的选择要充分考虑到基体干扰以及被测元素之间的干扰,一般从仪器推荐的待测元素谱线中选择2~3条进行测定. 选择时需剔除元素之间有相互干扰的谱线,保留灵敏度高、干扰小和信背比大的待测元素分析谱线. 根据上述原则,本文选择的待测元素最佳分析谱线如表2所列.

表2 元素的分析谱线 Table 2 Spectral lines of each element

元素FeCaMgAlSi分析线/nm238.204317.933285.213396.152251.611

2.4 基体干扰的消除

ICP的干扰效应[14]根据产生干扰的机理不同主要分为化学干扰、物理干扰和电离干扰等,基体干扰属于非光谱干扰中的物理干扰. 氧化铟锡混合粉(In2O3∶SnO2=90%∶10%)生产工艺控制过程要求严格. 试验采用对纯标准溶液与带相同铟锡基体的标准溶液分别测定待测元素的方式,分析结果有较明显差异. 此外,目前的ICP光谱仪大多有水平观测与垂直观测两种观测方式,水平观测具有更低的检测限,同时受基体干扰也较严重. 因此使标准系列溶液的基体与样品溶液的基体保持一致,即采用基体匹配法来消除基体干扰.

2.5 校准曲线线性、检出限和测定下限

在优化的仪器工作条件下,对混合标准溶液系列进行测定,以待测元素质量浓度为横坐标,发射强度为纵坐标,绘制校准曲线. 对空白溶液重复进行11次测定,以测定结果标准偏差的3倍作为方法的检出限,以测定结果标准偏差的10倍作为方法的测定下限,结果如表3所列.

2.6 精密度试验

1.适应转型,营造良好内审环境。高校内部审计文化根植于内部审计的历史、现实和发展并体现高校内审工作的服务性、建设性以及时代性特征[3],因此高校领导层应高度重视并加强引导,给予政策和物质上的支持,内审机构领导应在倡导审计新理念、实践审计新功能中率先垂范。内部审计工作物质条件改善提高、内部审计文化价值认识到位,才能确保其建设行动的自觉,所以既要以物质为载体对文化建设提供经费物质保障,又要对全体内审人员及其他人员开展思想动员。

2.7 准确度试验

按照试验方法对氧化铟锡烧结混合粉样品进行加标回收率试验. 为了考察测定结果的准确性,同时在样品中加入适量的各元素标准溶液进行加标回收试验,测定结果如表5所列. 从表5可知:各元素的加标回收率在90%~105%之间,分析结果准确可靠.

表3 校准曲线的线性方程相关系数以及检出限和测定下限 Table 3 Linear equation, correlation coefficient, detection limit and low limit determination

元素波长/nm线性方程相关系数检出限(μg/g)测定下限(μg/g)Fe238.204y=13455.92x+145.4210.999970.110.40Ca317.933y=24046.2525x+568.5690.999980.150.50Mg285.213y=30186.7707x+86.6930.999980.120.45Al396.152y=10201.9365x+82.5520.999940.210.89Si251.611y=3941.0212x+109.1380.999910.431.62

表4 方法精密度试验(n=7) Table 4 Results of precision test

试样测定质量浓度/(μg/mL)平均质量浓度/(μg/mL)标准偏差/%相对标准偏差(RSD)/%Fe0.0481,0.0497,0.0485,0.0517,0.0501,0.0479,0.05050.04950.00142.82Ca0.0345,0.0350,0.0349,0.0345,0.0351,0.0328,0.03220.03410.00123.53Mg0.0251,0.0254,0.0253,0.0254,0.0260,0.0252,0.02550.02540.00291.14Al0.0543,0.0517,0.0546,0.0534,0.0523,0.0517,0.05300.05300.00122.26Si0.102,0.112,0.116,0.116,0.115,0.108,0.1100.1110.00504.50

表5 加标回收试验结果 Table 5 Results of recovery test

元素测定质量分数/(μg/g)加标质量分数/(μg/g)测定总质量分数/(μg/g)回收率/%Fe9.55.010.014.218.694.091.0Ca6.52.05.08.611.410598.0Mg4.52.05.06.69.310596.0Al5.62.05.07.410.490.096.0Si11.25.010.016.421.4104102

3 结论

通过以上结果表明,使用碱熔融-ICP-AES法测定氧化铟锡烧结混合粉中的杂质,样品测定结果的相对标准偏差(RSD)均小于5%,加标回收率在90%~105%之间,方法能满足生产企业对氧化铟锡烧结混合粉中杂质Fe、Ca、Mg、Al和Si等的分析要求.

参考文献:

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今天我来到了“齐音琴行”学习吹萨克斯,心里既紧张又兴奋,紧张的是怕自己学不好,兴奋的是我有机会学萨克斯了,有一天我也能吹出优美的曲子,享受音乐带来的快乐。

[2] 《有色金属工业分析丛书》编辑委员会. 高纯金属和半导体材料分析[M]. 北京:冶金工业出版社,1992:149-155,297-300.

标准系列溶液由混合标准系列逐级稀释而得到,分别移取0.00、0.50、1.00、2.00、5.00 mL各元素混合标准溶液(10 μg/mL),于5个100 mL塑料容量瓶中,并加入与样品相同浓度的基体、酸度及钠盐,每100 mL溶液中含有0.744 4 g铟、0.078 0 g的锡、0.80 g的氢氧化钠,介质均为8%(φ/%)的盐酸,用水稀释至刻度,摇匀,待测.

[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫局, 中国国际标准化管理委员会. GB/T 3260-2013 锡化学分析方法[S]. 北京:中国标准出版社,2014-09-01.

按照试验方法及确定的仪器工作参数,对氧化铟锡混合粉试样平行测定7次,来验证方法的精密度. 对测定结果进行数理统计,计算各元素的相对标准偏差(RSD),结果如表4所列. 从表4可知:方法的相对标准偏差均小于5%,方法具有较高稳定性,满足分析检测精密度要求.

[5] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫局,中国国际标准化管理委员会. GB/T 23364-2009 高纯氧化铟化学分析方法[S]. 北京:中国标准出版社,2010-01-01.

[6] 中华人民共和国工业和信息化部. YS/T981高纯铟化学分析方法[S]. 北京:中国标准出版社, 2012-07-01.

高校应遵循思想政治教育规律和学生成长成才规律,并结合自身的实际情况,探索以“五爱”(爱己、爱家、爱校、爱党、爱国)教育为载体的社会主义核心价值观教育体系,且与“五爱”融会贯通,引领校园文化建设,进而全面提升大学生的素质。

由表2可以看出,过渡电阻或电抗值越小,不对称故障越严重,换流器两侧的谐波越大。其中换流器直流侧的谐波主要为偶次谐波,二次谐波峰值会占直流分量的50%以上,四次谐波不到直流分量的5%,随着谐波次数上升,其所占比重急速下降;交流侧的谐波主要为奇次谐波,其中交流侧电压三次谐波分量可达到基频分量的15%左右,五次谐波分量不到基频的5%。因此交流侧电压可以只考虑三次谐波。综上所述,在分析不对称情况下的换相失败问题时,换流器交流侧主要考虑三次谐波,直流侧考虑二次谐波。

[7] 刘传仕. 电感耦合等离子体发射光谱法测定铟中杂质元素[J]. 矿冶, 2005 ,14(2):86-89. [LIU Chuan-shi. Determination of impurity elements in indium by ICP-OES[J]. Mining & Metallurgy, 2005, 14(2):86-89.]

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采用马弗炉熔融,炉内加热温度均匀,故时间较短. 灰化石墨圈熔融,银坩埚受热部位主要在底部,故完全熔融时间较长. 但采用马弗炉熔融,不便分析操作,且反应剧烈. 采用石墨圈熔融,虽然时间较长,但反应均衡,便于分析操作. 故本文采用灰化石墨圈熔融.

幼儿园要强化宣传教育,努力提升保育员的职务认同感,给予其必要的重视,同时要推进保育员和带班教师形成合力,共同设计一日活动。在幼儿入园后制定良好的“问好”设计,引导其讲礼貌;在晨间活动时间安排多样化的活动;对幼儿的盥洗和如厕给予必要的指导,悉心照顾,培养其养成良好的卫生习惯和如厕习惯;午睡时让幼儿养成合理的睡姿,引导其叠被子等。

根据表4的分析数据,以台式烤香肠产品的感官评分为指标,通过极差分析可知,各因素对台式烤香肠品质影响的主次顺序为C>A>B,即孜然粉的添加量影响最大,其次分别为大豆组织蛋白、玉米变性淀粉,台式烤香肠加工配料的最佳组合为A1B1C2,即大豆组织蛋白为1.5%,玉米变性淀粉添加量为4%,孜然粉添加量为0.4%,用此配料加工出的台式烤香肠产品的色泽、风味、组织状态、口感良好。

建筑工程施工对于人们的生产生活有着重要的作用,要想保证其施工质量能够达到相应的安全标准,就应该要对其进行施工安全管理。于此同时还应该在施工建设当中及时对一些不安全因素进行管理,并积极采取相应措施,以此规避风险的发生。

[10] 段学臣, 陈振华, 周立, 等. 超细氧化铟-氧化锡(ITO)复合粉末的研制与结构特性[J].稀有金属,1998,22(5):396.[DUAN Xue-chen, CHEN Zhen-hua, ZHOU Li, et al. Preparation and structural characterization of In2O3-SnO2(ITO) ultrafine composite powder[J]. Chinese Journal of Rare Metals,1998,22(5):396.]

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2.1.1 对照品溶液的制备 精密称取白藜芦醇对照品于量瓶中,用乙醇溶解并定容,制得含白藜芦醇1.00 mg/mL储备液。

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(3)采用技能竞赛激励法:为更进一步的提高学习的动力,可以将课程的学习与结构力学及结构竞赛紧密结合。把学科竞赛的内容搬到日常的课堂教学中,提高学生的动手能力。

[13] 陶锐, 高柯. 电感耦合等离子体发射光谱分析中无机酸基体效应研究(1)无机酸基体效应及其机理[J].理化检验-化学分册,2005,41(1):67-71.[TAO Rui, GAO Ge. Matrix effect of inorgnic acids in ICP-AES analysis () matrix effect of inorgnic acids and its mechanism[J]. Physical Tests and Chemical Analysis(Part B:CHEM.ANAL.), 2005,41(1):67-71.]

[14] 辛仁轩. 等离子体发射光谱分析[M]. 北京:化学工业出版社,2005:223.

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