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基体分离-ICP光谱法测试99.999%高纯银中杂质元素论文

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2025-01-03 14:30:37    来源:    作者:liziwei

摘要:研究建立了一种通过基体分离-ICP光谱法测试99.999%高纯银中杂质元素的分析方法。通过加入硝酸溶解高纯银,加入盐酸沉淀银离子,加入王水煮氯化银沉淀,最后合并滤液浓缩体积的方式制备待测试液。试液经过定容后,使用ICP光谱仪进行测试。标准曲线在0~1.0 mg/L的范围内,28种杂质元素质量浓度的线性拟合良好,相关系数均大于0.999 4。铝、铁、镁元素检出限为0.000 02%,定量限为0.000 07%;其它杂质元素检出限为0.000 01%,定量限为0.000 02%。在4个不同梯度的加标浓度下,方

  摘要:研究建立了一种通过基体分离-ICP光谱法测试99.999%高纯银中杂质元素的分析方法。通过加入硝酸溶解高纯银,加入盐酸沉淀银离子,加入王水煮氯化银沉淀,最后合并滤液浓缩体积的方式制备待测试液。试液经过定容后,使用ICP光谱仪进行测试。标准曲线在0~1.0 mg/L的范围内,28种杂质元素质量浓度的线性拟合良好,相关系数均大于0.999 4。铝、铁、镁元素检出限为0.000 02%,定量限为0.000 07%;其它杂质元素检出限为0.000 01%,定量限为0.000 02%。在4个不同梯度的加标浓度下,方法的加标回收率分别为93.0%~105.0%、94.5%~104.0%、94.5%~104.3%、95.3%~105.0%,检测结果相对标准偏差(RSD)分别为0.64%~7.37%、0.70%~5.64%、0.98%~3.66%、1.04%~5.89%。对同一样品采用辉光放电质谱法与本方法进行比对,测试结果基本无差异。实验结果表明该方法适用于99.999%高纯银中28种杂质元素的测定。

  关键词:基体分离;ICP光谱法;99.999%高纯银;杂质元素

  0引言

  99.999%高纯银,作为纯度极高的银材料,因其具有出色的电导率、热导率和化学稳定性,在多个领域具有广泛的应用。在电子领域,这种高纯度的银被用作导电材料,如集成电路的引脚、薄膜电路和微型组件等。在航空航天领域,99.999%高纯银因其耐高温、耐腐蚀的特性而被用于制造航天器的高温导线等关键部件。此外,99.999%高纯银在医疗、化工、功能材料等领域也有广泛的应用。它可以用于制造医疗设备中的电极、导管,可以作为化工反应过程的催化剂或催化剂导体,可应用于导电纺织品、抗静电材料等。随着科技的进步和新兴应用领域的出现,99.999%高纯银的需求量也不断增长,其在电子、通信、航空航天、医疗器械等领域的应用将继续深化,并可能拓展至更多新的领域。

  高纯银中微量杂质元素的存在会对其材料性能产生重要影响,因此,对高纯银中杂质元素的精确测定显得尤为重要。目前,对于纯度大于99.995%高纯银的仲裁方法为辉光放电质谱法,使用ICP光谱法测试99.99%高纯银的研究较多,而对于测试99.999%高纯银的报道较少。由于辉光放电质谱仪价格极为昂贵,一般实验室无法配备,送外检的周期又比较长且检测费用较高。在高纯银生产过程中需要对其中的杂质元素及时进行监控,因此,探索一种低成本、准确、快速且相对可靠的测定方法具有重要的实际意义。

  ICP光谱法具有高灵敏度、高选择性、低干扰等优点,在分析测试领域应用的十分广泛,且ICP光谱仪价格较为低廉,很多实验室已能够配备。本文以盐酸作为沉淀剂,采用基体分离-ICP光谱法测试99.999%高纯银中的杂质元素,并与辉光放电质谱法进行比较,建立了一种使用ICP光谱仪测试99.999%高纯银的分析方法,可作为高纯银精炼企业在日常生产当中的监控手段。

  1实验部分

  1.1主要仪器及工作条件

  ICP光谱仪:ICP-6500型,水平观测,赛默飞世尔科技。RF功率1 150 W,等离子体气流量14.0 L/min,辅助气流量1.0 L/min,雾化器流量0.50 L/min,稳定时间30 s。

  移液器:量程0.5~5 mL;加液器,量程0~25 mL;赛默飞世尔科技,已校准。

  1.2试剂及标准溶液

  柠檬酸,优级纯;盐酸、硝酸均为电子纯(MOS)。待测杂质元素国家标准样品:国家有色金属及电子材料分析测试中心。

  1.3试验方法

  1)试料。将试料碾成约0.5 mm厚的薄片,放入烧杯中,加入适量(浸没试料)乙醇溶液(1+1),于电热板上加热并煮沸10 min取下,倾去乙醇溶液,用纯水反复洗涤烧杯壁、试料,继续加入适量盐酸溶液(1+1),加热并煮沸10 min取下,倾去盐酸溶液,用纯水反复洗涤烧杯壁、试料。将试料用无尘纸包裹起来放入烘箱在105℃下烘干,取出备用。

  2)试样溶液制备。称取5 g试样,精确至0.000 1 g。将试样置于200 mL烧杯中,加入20 mL盐酸溶液(1+1),加热并微沸10 min。倾去盐酸溶液,用纯水反复洗涤烧杯壁、试样。向其中加入1.0 mL柠檬酸溶液(50 g/L),15 mL硝酸溶液(1+1),盖上表皿,低温加热溶解。冲洗表皿及杯壁,加入20 mL纯水稀释。在搅拌的条件下滴加10 mL盐酸(1+1)至沉淀完全,将烧杯在电炉上低温加热至溶液澄清,不时搅拌,将试液倾滤,热稀硝酸(5+95)洗沉淀一次,再倾滤,向沉淀中加入20 mL王水和1.0 mL柠檬酸溶液(50 g/L),在低温电炉上微沸0.5 h,倾滤。用热稀硝酸(5+95)洗沉淀2~3次,倾滤。将滤液浓缩至5 mL左右,取下冷却至室温,用盐酸(1+9)定容于25 mL容量瓶中。

  值得注意的是,使用移液器、加液器等移取试剂,确保空白样品、平行样品之间的一致性。

  2结果与讨论

  2.1测试元素的确定

  根据生产高纯银的原料来源、生产工艺、可能接触的环境、本实验室的测试条件以及多批次高纯银使用GD-MS的测试结果等因素,选定铝、砷、金、钡、铍、铋、钙、镉、钴、铬、铜、铁、铱、锂、镁、锰、镍、铅、钯、铂、铑、钉、锑、硒、锡、碲、钛、锌28种杂质元素进行测定。

  2.2分析谱线的选择

  对于GB/T 38162—2019附录C中包含的元素,优先选择方法推荐的谱线,对于附录C中未包含的元素,根据元素的含量、谱线干扰、谱线强度与稳定性以及加标回收等因素进行权衡,优先选择信噪比高、灵敏度高、干扰少的谱线,最终分析谱线的选择如表1所示。

image.png

  2.3方法检出限及定量限

  使用国家标准样品配制校正溶液,校正溶液质量浓度分别为0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/L。在仪器最佳工作条件下测试校正溶液,并在相同条件下连续测试11次空白溶液,以测定结果的3倍标准偏差作为本方法的检出限,以测定结果的10倍标准偏差作为本方法的定量限。对于检出限低于0.000 01%,定量限低于0.000 02%的几种元素,考虑到实际应用情况以及仪器稳定性等因素,检出限以0.000 01%为下限值,定量限以0.000 02%为下限值。结果如表2所示。

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  如表2所示,28种测试元素的质量浓度在0.0~1.0 mg/L范围内呈现良好的线性关系,线性相关系数均大于0.999 4,铝、镁、铁检出限均为0.000 02%,定量限均为0.000 07%;其它元素检出限均为0.000 01%,定量限均为0.000 02%,说明该方法具有较高的灵敏度,可满足99.999%高纯银的测试。

  2.4精密度与加标回收率

  选取山东招金金银精炼有限公司某一批次99.999%高纯银样品,按照1.3方法对样品进行处理,向其中分别加入0.05、0.10、0.20、0.40 mg/L的标准溶液(以质量分数的形式分别表示为0.000 025%、0.000 050%、0.000 100%、0.000 200%)。在1.1仪器工作条件下,使用表1中推荐的元素谱线对待测试液进行测试,结果如表3所示。

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  由表3可知,在0.05、0.10、0.20、0.40 mg/L 4个不同梯度的加标浓度下,回收率分别为93.0%~105.0%、94.5%~104.0%、94.5%~104.3%、95.3%~105.0%,检测结果相对标准偏差(RSD)分别为0.64%~7.37%、0.70%~5.64%、0.98%~3.66%、1.04%~5.89%,表明该方法具有良好的准确度和精密度,可以满足日常检测的需求。

  2.5比对试验

  选取4批次不同样品,同时使用辉光放电质谱法与本方法进行比对,结果如表4所示。

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  由表4可知,本方法与辉光放电质谱法检测结果基本相近,具有较高的可信度。

  3结语

  1)本文建立了一种利用基体分离—ICP光谱法测试五九高纯银中28种杂质元素的分析方法,方法简便,精密度和准确度较高,可满足日常检测的需求。

  2)由于山东招金金银精炼有限公司所生产的99.999%高纯银,经过多次GD-MS检测,基本不含有仲裁方法中所规定的其它杂质元素。日常可运用该方法进行日常生产当中的监控,从而减少外检次数,降低成本。

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