电感耦合等离子体质谱法测定锂离子电池正极材料钴酸锂中20种杂质元素

探讨了电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定钴酸锂中Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Pd、Ag、Cd、Sn、Au、Pb、Bi等20种杂质元素的分析方法。样品用硝酸+盐酸经微波消解,试液用超纯水稀释后直接用ICP-MS法同时测定上述杂质元素。通过向八极杆碰撞/反应池(ORS)中引入氦气或氢气,消除高盐基体可能带来的多原子离子对待测元素的质谱干扰,选用⁴⁵Sc、⁸⁹Y、¹⁰³Rh、²⁰⁵Tl内标混合液校正基体干扰和漂移。20种待测元素的检出限在0.006～0.41 μg/L之间。对锂离子电池正极材料钴酸锂样品进行精密度和准确度考察,相对标准偏差为1.3%～5.7%,加标回收率为91%～107%。采用实验方法对不同批号的钴酸锂样品进行测定,结果同其他方法(AAS,AFS,ICP-AES)测定值一致。     

碱熔-强酸型阳离子交换树脂分离-电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中硼锗钼锡碘钨

B、Ge、Mo、Sn、I和W是区域地质调查样品54种元素必测项目,目前对这6种元素的测定广泛使用的方法基本是单独或两项结合进行样品的制备和测定,分析效率较低。实验建立了Na₂O₂熔融样品,强酸型阳离子树脂交换分离高含量钠盐,电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定地质样品中B、Ge、Mo、Sn、I和W的方法。通过试验确定了对于0.5000g地质样品,以3.0g Na₂O₂为熔剂于750℃熔融8min,样品可熔解完全;对于引入的钠盐,通过对待测溶液使用强酸型阳离子交换树脂动态交换振荡30min可消除Na⁺对待测元素的影响;且测试时在每2个待测液之间以0.5%(V/V)氨水作清洗液可降低B、I的记忆效应。采用校正方程在线校正了⁷⁴Ge的同量异位素干扰;选用碰撞模式测定Mo和W,消除多原子离子干扰;B、Ge、Sn和I选用普通模式测定。结果表明,在优化的条件下,B、Ge、Mo、Sn、I和W的检出限在0.092~0.57μg/g之间。按照实验方法对土壤成分分析标准物质GBW07451和水系沉积物成分分析标准物质GBW07362中B、Ge、Mo、Sn、I和W进行测定,相对误差和相对标准偏差均满足DZ/T 0258—2014《多目标区域地球化学调查规范》的要求。优化后的方法用于实际地质样品的分析,测定值与经典方法的结果一致,实现了B、Ge、Mo、Sn、I和W的同时测定,提高了测试效率。     

超级微波消解-碰撞池-电感耦合等离子体质谱法测定氮化铝粉中钠钨铁锌钛锰

作为制备氮化铝材料的原料,氮化铝粉体中的杂质金属元素含量会对氮化铝制品的导热和介电性能产生重要影响。实验采用硫磷混酸以超级微波消解法处理样品,解决了氮化铝粉难以溶解完全的问题。选择²³Na、¹⁸²W、⁵⁴Fe、⁶⁶Zn、⁴⁶Ti和⁵⁵Mn为待测同位素,控制氦气流量为1.52 mL/min、以氦气碰撞池模式(CCT mode)消除质谱干扰,用50 μg/L ⁸⁹Y校正²³Na、⁵⁴Fe、⁶⁶Zn、⁴⁶Ti、⁵⁵Mn,用50 μg/L ¹⁸⁵Re校正¹⁸²W,建立了碰撞池-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定钠、钨、铁、锌、钛、锰6种杂质金属元素的方法。在优化的实验条件下,6种元素的检出限为0.03~0.64 mg/kg,定量限为0.10~2.13 mg/kg。采用实验方法对氮化铝粉样品进行测定,6种元素测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)均小于4%,加标回收率为96%~103%。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和石墨炉原子吸收光谱法进行方法对照试验,测定结果与实验方法基本一致。     

超级微波消解-碰撞池-电感耦合等离子体质谱法测定氮化铝粉中钠钨铁锌钛锰

作为制备氮化铝材料的原料,氮化铝粉体中的杂质金属元素含量会对氮化铝制品的导热和介电性能产生重要影响。实验采用硫磷混酸以超级微波消解法处理样品,解决了氮化铝粉难以溶解完全的问题。选择²³Na、¹⁸²W、⁵⁴Fe、⁶⁶Zn、⁴⁶Ti和⁵⁵Mn为待测同位素,控制氦气流量为1.52 mL/min、以氦气碰撞池模式(CCT mode)消除质谱干扰,用50 μg/L ⁸⁹Y校正²³Na、⁵⁴Fe、⁶⁶Zn、⁴⁶Ti、⁵⁵Mn,用50 μg/L ¹⁸⁵Re校正¹⁸²W,建立了碰撞池-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定钠、钨、铁、锌、钛、锰6种杂质金属元素的方法。在优化的实验条件下,6种元素的检出限为0.03~0.64 mg/kg,定量限为0.10~2.13 mg/kg。采用实验方法对氮化铝粉样品进行测定,6种元素测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)均小于4%,加标回收率为96%~103%。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和石墨炉原子吸收光谱法进行方法对照试验,测定结果与实验方法基本一致。     

锡试金-电感耦合等离子体质谱法测定铬铁矿石中铂族元素

采用锡试金富集、盐酸溶解锡扣, 建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定铬铁矿石中铂族元素的方法。结果表明, 选用15 g Sn粉, 30 g Na₂CO₃, 20 g K₂CO₃, 20 g SiO₂, 40 g硼砂, 10 g面粉, 5 g CaO, 2 g CaF₂, 5 g NaCl作为试金配料的组分, 在1 100 ℃进行熔矿, 可以得到合格的锡扣;选择¹⁹⁵Pt、¹⁰⁵Pd、¹⁰¹Ru、¹⁰³Rh、¹⁸⁹Os和¹⁹³Ir为待测元素同位素, 以Lu(10 ng/mL)校正了基体效应和信号漂移的影响。方法检出限(以下单位均为ng/g)分别为:0.18(铂)、0.21(钯)、0.15(钌)、0.15(铑)、0.12(锇)、0.15(铱)。采用方法对铬铁矿石成分分析标准物质GBW07201和GBW07202进行测定, 结果与认定值一致, 各元素的相对标准偏差(RSD, n=12)在1%~10%之间。     

电感耦合等离子体质谱法测定岩石和水系沉积物中痕量稀土元素

稀土元素含量低,基体和多原子离子干扰严重,使得岩石和水系沉积物中稀土元素的测定难度较大。采用硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸4酸混合体系溶解样品,在优化仪器工作参数的基础上,通过筛选同位素和采用校准方程校正的方式消除了多原子离子干扰;以质量浓度为50 μg/L的¹⁰³Rh为Y元素内标,质量浓度为50 μg/L的¹¹⁵In为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb元素内标,质量浓度为50 μg/L的 ¹⁸⁷Re为Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu元素内标校正了基体效应和信号的动态漂移,实现了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对岩石和水系沉积物中15种稀土元素的测定。校准曲线相关系数均大于0.999 5,线性良好;方法检出限为0.000 9～0.008 1 μg/g;测定下限为 0.002 7～0.026 9 μg/g。采用岩石和水系沉积物标准物质进行实验方法验证,测定结果与认定值相符,相对标准偏差(RSD,n=6)为0.80%～4.3%。     

电感耦合等离子体质谱法测定生铁中痕量元素

建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定生铁中的硼、锌、钴、钼、铅、砷、锡、锑、铋的方法。讨论了样品溶解方法、质谱干扰与同位素选择、基体效应及内标的校正作用。确定了用硝硫混酸溶解样品,¹¹B、⁶⁶Zn、⁵⁹Co、⁹⁸Mo、²⁰⁸Pb、⁷⁵As、¹¹⁸Sn、¹²¹Sb、²⁰⁹Bi作为待测元素的测量同位素。通过以高纯铁粉进行基体匹配和采用Sc作为质量数小于100的元素的内标,In作为质量数在100～130的元素的内标,Tl作为质量数大于130的元素的内标来消除基体效应和仪器信号漂移的影响。方法应用于生铁标准样品中各元素的测定,测定值与认定值吻合,除了Bi因含量较低其相对标准偏差(RSD,n=8)为16.5%外,其余元素的RSD(n=8)都小于10.0%。 方法应用于实际样品分析,测得结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法吻合。     

电感耦合等离子体质谱法测定纳米硅粉中20种杂质元素

采用HNO_3和HF体系溶解样品,通过选择合适的待测同位素和干扰系数校正法克服了质谱干扰,以~(45)Sc为内标测定Li、B、Mg、Al、P、Ca、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu和Zn,以~(103)Rh为内标测定Ga、Cd、Sn、Sb、Ba和Pb,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对纳米硅粉中20种杂质元素的测定方法。实验发现,在溶样时加入1.0mL 30g/L甘露醇溶液,同时控制蒸发消解温度为120℃可有效抑制元素B的挥发损失,进而提高了测定元素B的准确性;采用加热蒸发消解挥Si的方法处理样品后,待测溶液中Si的质量浓度低于100mg/L,不仅可以消除Si基体对测定的干扰,而且也消除了对元素P测定的干扰;采取增加泵速并使用10%氨水(V/V)和10%HNO_3(V/V)交替冲洗的方式可消除元素B的记忆效应。以各元素的质量浓度为横坐标,其对应的离子强度为纵坐标绘制校准曲线,各元素校准曲线的相关系数均在0.999 9以上,方法检出限为0.000 3~0.30μg/g,背景等效浓度为0.001 1~4.9μg/g。采用实验方法对纳米硅粉实际样品中各元素进行测定,所得结果的相对标准偏差(RSD,n=9)为1.1%~7.6%,加标回收率在90%~108%之间。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)进行方法对照试验,测定B、P、Al、Ca、Mg、Fe的结果与实验方法基本一致。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤矸石中镉铬铅

以氢氟酸,硝酸和过氧化氢作为消解试剂,采用逐步升温消解程序,建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤矸石中镉、铬、铅的方法。选择10 μg/L的Rh溶液作为内标溶液,以²⁰⁸Pb 、⁵²Cr和¹¹⁴Cd分别作为铅、铬、镉的测定同位素,在选定的仪器工作参数下,应用建立的方法对不同地区的煤矸石样品进行测定,测定值与石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的测定值一致,相对标准偏差(RSD,n=5)均小于7%。方法检出限分别为:0.013 μg/g(镉)、2.00 μg/g(铬)、0.20 μg/g(铅)。     

电感耦合等离子体质谱法测定镍钨合金中铈

根据镍钨难溶特性,采用硝酸低温加热溶解样品后,多次滴加过氧化氢螯合样品表面包覆的氧化钨以保证样品被溶解完全,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定镍钨合金中痕量铈的方法。在选定的仪器测定条件下,选择¹⁴⁰Ce为待测元素同位素,以20 μg/L 铑为内标进行测定,以铈与铑的信号强度比值为纵坐标,铈质量浓度为横坐标绘制校准曲线,结果表明:二者呈良好的线性关系,线性回归方程为y=0.688 x+0.047,线性相关系数R²=0.999。方法中铈检出限为0.08 μg/g,测定下限为0.26 μg/g。方法应用于实际样品中铈的测定,测得结果的相对标准偏差(RSD,n=9)为0.10%～1.0%,回收率为88%～117%。     

电感耦合等离子体质谱法测定铁铬铝合金中14种稀土元素

铁铬铝合金(Fe-Cr-Al)是一种优良的电热合金,冶炼时常加入一定量的稀土元素以提高产品的使用性能。用盐酸(1+1)溶样,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定14种稀土元素的方法。考察了采样深度对质谱强度、氧化物产率和二价离子产率的关系,选择13.5～14.5 mm为适宜的采样深度范围;选择¹³⁹La、¹⁴⁰Ce、¹⁴¹Pr、¹⁴⁶Nb、¹⁴⁷Sm、¹⁵³Eu、¹⁵⁷Gd、¹⁵⁹Tb、¹⁶³Dy、¹⁶⁵Ho、¹⁶⁶Er、¹⁶⁹Tm、¹⁷²Yb、¹⁷⁵Lu为测量同位素避免了质谱干扰,同时采用干扰系数校正法校正了¹⁷OH¹⁴⁰Ce对¹⁵⁷Gd的干扰;通过减少称样量和稀释以及¹⁰³Rh和¹⁸⁵Re双内标校正法消除了仪器漂移或基体效应产生的影响。在优化的条件下进行测定,校准曲线线性相关系数均达到了0.999 9 以上;各待测同位素检出限为0.002~0.083 μg/g,方法定量限为0.01~0.42 μg/g。按照实验方法测定3个铁铬铝合金样品中La、Ce、Pr、Nb、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)为0.48%~9.7%,加标回收率为93%~108%。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)进行方法对照试验,结果表明,两种方法对样品中La和Ce测定的结果基本一致。     

电感耦合等离子体质谱法测定低合金钢中镧铈镨钕

采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸溶解样品,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定低合金钢中镧、铈、镨、钕的含量。根据丰度高和无干扰的原则来选择¹³⁹La(99.911)、
¹⁴⁰Ce(88.48)、¹⁴¹Pr(100)、¹⁴⁶Nd(17.62)为测量同位素;对仪器工作条件进行了优化,确定功率为1200W,载气流量为0.84L/min;讨论了测定条件对结果的影响,确定测定介质为2%硝酸;考察了基体质量浓度对待测元素信号强度的影响,确定基体质量浓度在0.5g/L以下;以铑、铟、铯和铊为内标元素对仪器信号漂移和基体效应进行校正试验,选择10ng/mL铯为内标。基体浓度小于0.5mg/mL。方法检出限为0.00072~0.0017ng/mL,方法测定下限为0.0024~0.0057ng/mL。采用实验方法对低合金钢实际样品进行测定,测定结果与电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)基本一致,相对标准偏差(RSD,n=6)在1.2%~4.0%之间。     

电感耦合等离子体质谱法测定钇铁合金中14种稀土杂质

采用硝酸-双氧水处理钇铁合金样品,以0.3mol/L硝酸为测定介质,选用¹⁰³Rh和¹⁸⁵Re作为内标元素对基体效应和测量信号进行补偿和校正,实现了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对钇铁合金中14种稀土杂质元素的测定。通过选择合适的同位素和干扰校正方程消除了质谱干扰;通过选择稀释因子为2000,即控制基体质量浓度为0.5mg/mL进行测定消除了基体效应的影响。在优化的实验条件下,14种稀土元素的校准曲线线性相关系数都在0.9999以上,各元素的检出限为0.003~0.020μg/L。将实验方法应用于钇铁合金样品中稀土杂质的测定,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)介于0.97%~6.5%之间,加标回收率为96%~104%。采用实验方法对钇铁合金样品进行测定,同时采用基体匹配结合电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)进行方法对照试验,两种方法测定结果基本一致。     

碰撞反应池-电感耦合等离子体质谱法测定镍基高温合金中痕量铜锌钡

在采用电感耦合等离子体质谱法对镍基高温合金中Cu、Zn、Ba进行测定时,Ti、Cr、Mo合金元素形成的多原子离子如⁴⁷Ti¹⁶O⁺、⁵⁰Cr¹⁶O⁺、⁹⁸Mo⁴⁰Ar⁺会干扰测定。实验采用王水-氢氟酸溶解样品,选择⁶³Cu、⁶⁶Zn、¹³⁸Ba作为分析同位素,选择He碰撞反应池模式,用基体匹配法绘制校准曲线,Sc、Rh混合内标校正基体效应及仪器信号漂移的影响,实现了电感耦合等离子体质谱法对镍基高温合金中Cu、Zn、Ba的测定。考察了在标准模式和He碰撞反应池两种模式下Ti对Cu、Cr对Zn、Mo对Ba测定的影响。结果表明,在标准模式下,⁴⁷Ti¹⁶O⁺、⁵⁰Cr¹⁶O⁺、⁹⁸Mo⁴⁰Ar⁺带来的干扰不可忽略,而采用He碰撞反应池模式可成功克服上述干扰。分别在标准模式和He碰撞反应池两种模式下采集1 000 μg/mL Ti溶液中Cu的信号强度、1 000 μg/mL Cr溶液中Zn的信号强度、1 000 μg/mL Mo溶液中Ba的信号强度。结果表明,在He碰撞反应池模式下,3种待测元素的背景等效浓度(BEC)比标准模式降低至少一个数量级。在优化的实验条件下,校准曲线的线性相关系数大于0.999 0,方法的检出限和定量限分别为0.074~0.131 μg/g和0.25~0.43 μg/g。采用所建立的方法测定镍基高温合金标准物质和实际样品中Cu、Zn、Ba,并进行加标回收试验。结果表明,Cu、Zn测定结果与认定值相符;3种元素测定结果的相对标准偏差(RSD,n=7)小于4.0%;加标回收率为93%~105%。     

电热消解-电感耦合等离子体质谱法测定准东煤中15种元素

基于全自动消解仪优化程序,以混合酸体系(硝酸-氢氟酸-高氯酸)消解样品,通过选择合适的待测同位素以及干扰元素校正方程校正质谱干扰,建立了电热消解-电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)测定准东煤中铍、钒、锰、钴、镍、铜、锌、钼、镉、钡、铊、铅、银、铬、锑等15种元素的新方法。确定的最佳实验条件如下:采用标准模式测定铅、镍;采用碰撞模式,以氦气流速为3.0mL/min测定铍、锰、钴、铜、锌、钼、镉、钡、铊、铬、锑,以氦气流速为4.0mL/min测定钒、银;以~(187)Re对~(205)Tl、~(208)Pb进行校正,以~(115)In对~9 Be、~(51)V、~(55)Mn、~(59)Co、~(60)Ni、~(63)Cu、~(66)Zn、~(98)Mo、~(111)Cd、~(138)Ba、~(107)Ag、~(52)Cr、~(121)Sb进行校正可消除基体效应和信号漂移现象的影响。15种元素校准曲线的线性相关系数均大于0.999 9,方法检出限在0.005~0.400μg/g之间。采用实验方法对准东五彩湾煤样中15种元素进行测定,所得结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.4%~3.3%,加标回收率为94%~115%;除镉、铊、银因含量低超出电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的检出限外,其他元素的测得结果均与ICPAES基本一致。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤炭中铅镉铬砷汞铍

将微波消解技术与电感耦合等离子体质谱法相结合测定了煤炭中铅、镉、铬、砷、汞、铍6种元素。以硝酸和氢氟酸作为消解试剂,采用高压密闭微波消解仪及功率控制梯度消解模式,在190 ℃温度、38 bar压力,0.3 bar/s升压速率的条件下消解样品。样品消解完全后加入一定量硼酸,除去过量的氢氟酸以保护仪器。测定时,选择²⁰²Hg、²⁰⁸Pb 、⁹Be、⁷⁵As、⁵³Cr和¹¹⁴Cd作为测定同位素,同量异位素的干扰采用无干扰元素校正方式来消除,基体效应产生的信号漂移采用¹⁰³Rh作为内标进行校正。方法应用于SARM 19煤和GBW07430土壤有证标准物质的分析,测定值与认定值吻合,相对标准偏差(RSD,n=8)在1.5%～5.6%范围,回收率在88%～110%之间。