随着技术领域的研究和不断扩展，国内已生产出99.995%~99.9999%纯度的16种单一稀土氧化物。高纯氧化镧，广泛应用于特种合金、精密光学玻璃、高折射光学纤维板及高级光学仪器棱镜等，在电子陶瓷工业中亦可做陶瓷电容器、压电陶瓷掺入剂。
目前，化学光谱法及等离子体发射光谱法，作为高纯稀土及稀土氧化物中杂质元素检测的主要手段，但是由于灵敏度及光谱干扰等因素的限制，已经很难满足分析的要求。参考标准化稀土技术委员会提出《GB/T18115.1-201X 稀土金属及其氧化物中稀土杂质 化学分析法第1部分：镧中铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镥、镱和钇量的测定》，利用电感耦合等离子体质谱法快速测定了高纯氧化镧中的14种稀土元素含量，采用Rh、In、Re作内标，校正仪器漂移及基体对待测元素的抑制效应，测试结果表明该方法能够快速、准确地分析高纯稀土氧化物中稀土元素的含量。
1.仪器简介
ICP-MS 2000B是天瑞仪器研发的电感耦合等离子体质谱仪，该仪器具有灵敏度高、检出限低、稳定性好、线性范围广、质谱干扰小等特点，可用于环境监测、食品安全、医药及生理分析、石油化工等众多领域。
图1. ICP-MS 2000B电感耦合等离子体质谱仪外观图
2.测试原理
样品经消解后，试样由载气带入雾化系统雾化，以气溶胶形式进入高温等离子体，充分蒸发、解离、原子化和电离，转化成的带电荷离子经离子传输系统进入质谱仪，根据离子的质荷比进行分离并定性、定量分析。
3.实验部分
3.1 实验所用设备及试剂
ICP-MS 2000B(江苏天瑞仪器股份有限公司)；
实验所用纯水(电阻率达18.25MΩ·cm， 默克密理博，德国）；
硝酸（质量比为65%,G.R，萨劳，西班牙）；
稀土多元素混合标准溶液(1000µg/mL，*有色金属及电子材料研究中心)；
氩气（纯度99.999% ，Air Products，美国）。
3.2 样品前处理
准确称取0.1g氧化镧样品（至0.0001g）于100mL烧杯中，用少许纯水润湿后，加入2mLHNO3于电热板上低温加热溶解至澄清，取下冷却转移至100mL容量瓶中，纯水定容，同时加入混合内标Rh、In、Re，定容后的内标浓度为10μg/L，同时做试样空白。
3.3 标液配置
采用逐级稀释的方式，配制介质为2%硝酸的多元素标准混合溶液于一系列100 mL 容量瓶中，选用Rh、In、Re做内标，其*终内标浓度为10µg/L，用纯水定容至刻度并摇匀，配制浓度如表1所示。
表1. 各元素标准曲线浓度（µg/L）
|
元 素 |
标液1 |
标液2 |
标液3 |
标液4 |
标液5 |
标液6 |
|
89Y |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
141Pr |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
142Ce* |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
146Nd |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
151Eu |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
152Sm |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
159Tb |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
160Gd* |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
164Dy |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
165Ho |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
166Er |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
元 素 |
标液1 |
标液2 |
标液3 |
标液4 |
标液5 |
标液6 |
|
169Tm |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
174Yb |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
|
175Lu |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
2.0 |
5.0 |
10.0 |
*：142Ce和160Gd采用干扰方程进行校正，142Ce=142Ce-1.581×146Nd；160Gd=160Gd-0.094×163Dy。
3.4 仪器参数
采用10μg/L Li、Co、In、Ce、U调谐液对仪器进行优化，参数如表2。
表2. 仪器工作参数
|
仪器参数 |
工作条件 |
仪器参数 |
工作条件 |
|
RF电源功率 |
1300W |
等离子气 |
13L/min |
|
辅助气 |
1.06 L/min |
载 气 |
1.2L/min |
|
采样深度 |
16mm |
扫描方式 |
跳 峰 |
|
分辨率 |
0.6amu |
重复次数 |
3次 |
3.5 实验数据
待仪器热机完成后，对样品进行测试，同时对试样进行了加标及精密度考察，测试结果详见表3。
表3. 试样值、加标回收率及精密度（n=3)
|
待测元素 |
内标元素 |
测定值 μg/L |
样品值 mg/kg |
加标量 μg/L |
加标回收率 % |
精密度 % |
|
89Y |
103Rh |
1.04 |
1.24 |
1.0 |
99.6 |
1.78 |
|
141Pr |
115In |
0.11 |
0.13 |
1.0 |
109.7 |
2.35 |
|
*142Ce |
115In |
ND |
ND |
1.0 |
98.9 |
9.20 |
|
146Nd |
115In |
0.42 |
0.50 |
1.0 |
106.9 |
8.91 |
|
*151Eu |
115In |
ND |
ND |
1.0 |
113.5 |
0.65 |
|
*152Sm |
115In |
0.02 |
0.024 |
1.0 |
116.2 |
3.89 |
|
159Tb |
115In |
0.17 |
0.21 |
1.0 |
110.3 |
1.70 |
|
*160Gd |
115In |
ND |
ND |
1.0 |
116.9 |
1.60 |
|
164Dy |
115In |
0.17 |
0.16 |
1.0 |
115.1 |
4.66 |
|
165Ho |
115In |
0.10 |
0.11 |
1.0 |
109.1 |
6.51 |
|
166Er |
115In |
0.36 |
0.42 |
1.0 |
110.9 |
3.25 |
|
*169Tm |
115In |
0.01 |
0.010 |
1.0 |
112.5 |
1.61 |
|
174Yb |
187Re |
0.31 |
0.37 |
1.0 |
108.9 |
0.28 |
|
待测元素 |
内标元素 |
测定值 μg/L |
样品值 mg/kg |
加标量 μg/L |
加标回收率 % |
精密度 % |
|
175Lu |
187Re |
0.16 |
0.19 |
1.0 |
109.5 |
3.49 |
*：采用加标后的浓度平行测定3次计算其精密度。
4.结论
利用ICP-MS 2000B测定了高纯氧化镧中的Y、Pr、Nd、Yb等14种稀土元素，其加标回收率达到98.9%~116.9%，精密度在0.28%~9.20%之间。实验结果表明该方法测试结果准确且重复性良好，可以满足高纯稀土氧化物中多种稀土元素测试的要求。
