一种超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法与流程

技术特征：

1.一种超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，十四种稀土金属离子是钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，其特征在于包括以下步骤：

第一步：配制检测所需溶液

本检测方法中所用的水未做说明时指GB/T 6682规定的一级水(电阻率18.2MΩ.cm)；

ρ＝1.4g/mL的硝酸：超痕金属级；

5％(V/V)硝酸溶液和2％(V/V)硝酸溶液：由硝酸与超纯水按比例配制；

pH＝4.0缓冲溶液：取三水乙酸钠54.4g以超纯水适量溶解，加92ml冰醋酸，超纯水稀释至1000ml；

2％(m/V)氢氧化钠溶液：准确称取10.0g氢氧化钠，适量水溶解后，转移至容量瓶，超纯水稀释至500mL；

高锰酸钾溶液：浓度为1.0～10.0g/L，以高锰酸钾和超纯水配制；

Cyanex272萃取剂：二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸，浓度为为0.01～0.10mol/L；

0.05mol/L Cyanex272/环己烷溶液：准确称取二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸14.52g，以环己烷溶解，定容至1000mL制得；

所述三水乙酸钠、冰醋酸、氢氧化钠、高锰酸钾、二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸和环己烷均为优级纯；

第二步：样品前处理

准确称取质量m＝0.1000g的样品，于PFA消解罐中，加入1.0mL硝酸(MOS)，加热使样品完全溶解，冷却后转移至容量瓶，加入去离子水定容至50mL(体积为V0)，得到样品溶液，同流程制作样品空白溶液；

第三步：样品基体分离

准确移取5.0mL(体积为V1)上步所制得的样品溶液及样品空白溶液于石英烧杯中，加入2％(m/V)氢氧化钠溶液调节溶液pH至3.0～6.0，将溶液分别转移至分液漏斗中，依次加入20.0mL pH＝4.0缓冲溶液、1.0～5.0mL 5.0mg/mL的高锰酸钾溶液、5～30mL Cyanex272/环己烷溶液，振摇1～10min，静置后弃去水层，往剩余有机相中加入1％～30％(V/V)硝酸水溶液10mL，进行反向萃取，静置后分离有机相，水相减压蒸干至约2mL，之后用5％(V/V)硝酸溶液准确定容至10.0mL，得到分离基体后的样品溶液(体积为V2)及样品空白溶液(体积为V3)，待测；

第四步：制备工作曲线溶液

取含钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥的多元素稀土元素混合标准储备液(持国家一级标准证书，由国家标准物质研究中心提供)，100mg/L，将该标准储备液以2％(V/V)硝酸溶液逐级稀释得到3～10个浓度梯度的溶液，浓度梯度分布在0.0～100.0ng/mL，制得工作曲线溶液；取铯元素标准储备液，用超纯水稀释至0.01～10.0μg/mL，作内标溶液；

第五步：绘制工作曲线

使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS/MS)进行测定，以氩气作为载气，氦气、氧气及氨气作为碰撞/反应池气体，设置好仪器的测量参数，其中钇、镧、镨、钕、钐、铕、钆、镝、钬、铒、铥、镱、镥元素采用氧气质量转移模式进行测定，铽Tb元素采用氨气质量转移模式进行测定，测试过程中使用1.0μg/mL铯溶液作在线内标，分别测定第四步中所制得的不同浓度的工作曲线溶液中十四种稀土金属离子的浓度，以各元素的多元素稀土元素混合溶液信号强度为纵坐标，以多元素稀土元素混合溶液浓度为横坐标，使用仪器自带软件绘制得到十四种稀土金属离子浓度与信号强度工作曲线；

第六步：测定样品溶液中十四种稀土金属离子含量

使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS/MS)进行测定，以氩气作为载气，氦气、氧气及氨气作为碰撞/反应池气体，设置好仪器的测量参数，测试过程中使用1.0μg/mL铯溶液作在线内标，对第三步中制得的样品溶液及样品空白溶液中的十四种稀土金属离子浓度进行测定，测试结果使用仪器自带软件根据第五步中绘制的工作曲线直接计算得到，样品中各元素含量测试结果为cx1，样品空白中各元素测试结果为cx0，，其中x代表各元素；

第七步：计算

原始样品中各稀土杂质元素的质量分数以ωx表示，并按照如下公式计算：

即：

其中：

m——第二步中准确称量所得样品质量，单位为克(g)；

V2——第三步中制得的分析样品溶液体积，单位为毫升(mL)；

V3——第三步中制得样品空白溶液体积，单位为毫升(mL)；

cx1——第六步中仪器测试所得样品溶液中稀土金属含量，单位为纳克每毫升(ng/mL)；

cx0——第六步中测试所得样品空白溶液中稀土金属含量，单位为纳克每毫升(ng/mL)；

V0——第二步中样品溶液总体积，单位为毫升(mL)；

V1——第三步中分取样品溶液体积，单位为毫升(mL)；

原始样品铈化合物中铈元素含量ωCe为：

其中：

∑ωx——样品中各稀土金属杂质含量总和；

MCe——样品中铈元素原子质量，单位为克每摩尔(g/mol)；

Ms——样品分子质量，单位为克每摩尔(g/mol)。

2.根据权利要求1所述的超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，其特征在于使用新型高效萃取剂Cyanex272，通过基体分离方法，采用带有碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪，对纯度大于99.99999％的超高纯铈化合物中的痕量稀土金属杂质直接进行检测，无需数学公式校正数据。

3.根据权利要求1所述的超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，其特征在于第一步配制高锰酸钾溶液的浓度为5.0mg/mL。

4.根据权利要求1所述的超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，其特征在于第二步中所述样品的质量按如下规则称取：样品纯度在99.999999％～99.9999％之间时，称取样品质量为0.10g，称取时精确至0.0001g，加热PFA消解罐的温度为80℃～120℃。

5.根据权利要求1所述的超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，其特征在于第三步中，调节溶液的pH＝4.0，高锰酸钾溶液用量为2.0mL，萃取时Cyanex272/环己烷溶液体积为20mL，萃取振摇时间2min，反向萃取及定容时硝酸水溶液体积浓度为5％，反向萃取振摇时间1～10min。

6.根据权利要求1所述的超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，其特征在于第四步中，待测元素工作曲线浓度梯度为4个，浓度分别为0.0ng/mL、0.1ng/mL、0.2ng/mL、0.5ng/mL，在线内标溶液浓度为1.0μg/mL。

7.根据权利要求1所述的超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，其特征在于第五步中，采用氧气质量转移模式进行测定时，具体仪器测量参数为：扫描模式MS/MS，RF功率1550W，池气体为氧气，氧气浓度5～40％，池气体流速1.0～10.0mL/min，八级杆偏置电压-18V，动能歧视电压5V，反应池出口电压-60V，偏转透镜电压10V，板透镜电压-80V，采集峰形3点模式，扫描/重复次数100次，数据分析方法为外标法；其中在线内标溶液元素为Cs，在线内标溶液浓度为0.01～10.0μg/mL；采用氨气质量转移模式进行测定时，具体仪器测量参数为：扫描模式MS/MS，RF功率1550W，池气体为氨气/氦气混合气体，氨气浓度5～40％(He平衡)，池气体流速0.5～10.0mL/min，八级杆偏置电压-18V，动能歧视电压5V，反应池出口电压-60V，偏转透镜电压10V，板透镜电压-80V，采集峰形3点模式，扫描/重复次数100次，数据分析方法为外标法；其中在线内标溶液元素为Cs，在线内标溶液浓度为0.01～10.0μg/mL。

8.根据权利要求7所述的超高纯铈化合物中十四种痕量杂质稀土金属离子含量的检测方法，其特征在于第六步中，使用带碰撞反应池的三重四级杆串联电感耦合等离子体质谱仪对稀土杂质元素含量进行测定，具体仪器测量参数同第五步，各元素测量同位素及离子对分别为：氧气质量转移模式：钇⁸⁹Y→105、镧¹³⁹La→155、镨¹⁴¹Pr→157钕、¹⁴⁴Nd→160、钐¹⁴⁷Sm→161、铕¹⁵¹Eu→167、钆¹⁶⁰Gd→176、镝¹⁶²Dy→178、钬¹⁶⁵Ho→181、铒¹⁶⁶Er→182、铥¹⁶⁹Tm→185、镱¹⁷²Yb→188、镥¹⁷⁵Lu→191；氨气质量转移模式：铽¹⁵⁹Tb→175。