直流电弧光谱法测定石墨样品中微量元素的含量

发布时间：2020-10-11 11:31

　　 石墨号称工业的“黑金子”,是重要的矿产资源,也是现代科技发展所必须的非金属材料。石墨的纯度对其性能有着重要影响。由于石墨是难熔物,使用普通化学法或常规仪器分析法很难准确检出其中的微量杂质元素含量。石墨材料分析常用的方法是将石墨样品灼烧,酸溶解灼烧物后利用仪器分析手段如ICP-MS或ICP-AES进行检测,但是在高温灼烧期间个别元素容易损失,或在加酸溶解过程中样品仍然无法溶解完全。直流电弧光谱法是一种采用固体进样技术的分析方法,该法较其他检测方法优势在于:可以直接采用固体粉末进样,待测样品的前处理较容易;直流电弧激发能量高,绝大部分被测元素原子或离子可以被完全激发,对大多数被测元素均具有较高的灵敏度,但采用传统直流电弧光栅摄谱仪进行检测时步骤多,流程长,通常摄谱后先对摄谱相片进行显影、定影,再用影谱仪进行谱线定位,最后用测微光度计测量谱线黑度,人工绘制对数工作曲线计算测定结果,整个分析过程繁琐且耗时长,在多环节操作过程中也可能引入较大的测量误差。因此,摄谱法已不能很好的满足现代材料快速测定的需要。全谱直读-直流电弧光谱仪采用全谱读取技术,可以实现实时背景和内标校正,无需繁多的步骤,可以直接读取测试数据,大幅提高检测速度;分析波长范围宽,可以实现更多种类元素的检测。本文建立了采用全谱直读-直流电弧原子发射光谱仪测定石墨材料中15种微量杂质元素的分析方法,通过实验制备了参考物质,优化选择了最佳激发条件和分析谱线,对石墨材料中 Mg、Co、Cr、Ni、V、Ti、Fe、Mn、Cu、Al、Si、Ca、Zn、Sn、Bi15种杂质元素进行检测。在最优条件下,方法的定量限范围在0.5μg/g～8.5μg/g之间,加标回收率在90.0%～10.0%之间,相对标准偏差(RSD)介于4.0%～20.0%。采用辉光放电质谱法对方法的准确度进行了进一步比对,结果令人满意。本方法适用于3N～4N纯度石墨材料中常见杂质元素的快速测定。
【学位单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.3;TQ127.11
【部分图文】：

较为常用的固体进样方法。它的原理是先将低压的惰性气体置于高电压下，气体??产生离子流，在电场作用下离子流高速轰击样品表面导致样品溅射，再将扩散出??品原子引入等离子体中进行进一步离子化，即可对样品中元素含量进行测定。??在辉光放电过程中，由于存在电场力的作用，电离出的正负离子会分别向两极移??最终堆积到两极附近。由于正离子质量和体积远大于负离子（电子），所以它的??速度也就远小于负离子（电子），导致正离子堆积区间内的电荷密度高于负离子??区，整个电极间电压大部分都集中到了阴极附近，这种电压的形成是辉光放电的??特征，而且在正常的辉光放电过程中，两极间的电压不随电流的变化而变化。与??反，由于电子在较短的距离并未得到足够的动能，所以在紧邻阴极附近的区域不??光。等到进入阴极辉区的范围时，电子在这段距离内己经获得了足够的动能，碰??体分子使其激发或电离，产生发光现象。此后由于气体分子与电子进行了非弹性??，电子失去了动能，于是重复了上述步骤，所以产生了其余的暗区和辉区。??下图是辉光放电过程电极通道中各个区域分布情况，整个通道是由不同亮度的区??成。??阴极放区■阴极和阳极放连接区阳放电区??

如待测样品属易挥发性、低沸点的样品，适合选择厚壁深孔电极；待测样??品如为难挥发性、高沸点的样品，需要选择薄壁浅孔的杯形电极。??本实验使用的电极规格尺寸如图３．１所示。??＾＾????＿?Ｍ?４ｍｍ??４ｍｍ????＾?４ｍｍ???＜??？??图３．１电极规格示意图??选用该尺寸电极的优势在于：电极孔底较深，能够抑制某些易激发、低沸点的元??素在电弧中扩散的速度，以此提高滞留时间；高沸点元素则可以通过浓缩后分段曝光??的方法增加谱线强度；杯型电极可有效减小电极温度的损失，提高分析的精密度［５８］。??１４??

５．１．２扫描峰处理??用１００ｐｇ／ｇ参考物质进行全扫描，对每条谱线进行扫描峰的定位以及背景扣除，??实验结果主要存在以下三种典型情况，如图５．１所示：??图５．１中第一张图是Ｍｇ?２８５．２１３ｎｍ谱线扫描产生的扫描峰，扫描峰信号峰强，背??景低，背景可扣在左右侧，即图上左右两侧方块所选定的区域，符合该图的元素有Ｓｉ、??Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｖ等；第二张图是Ｔｉ?３３６．１２１ｎｍ谱线的扫描峰，该扫描峰信号峰强，??然而右侧背景有较大起伏，所以背景应扣在另一侧最低处，这样的元素有Ｍｎ、Ｔｕ??２５??
【参考文献】

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4 李继宏;张俊峰;张国军;;Prodigy DC Arc直流电弧光谱仪在铌中铪元素分析中的应用[J];材料开发与应用;2015年03期

5 徐鹏;王青柏;姜雅红;;固体进样-石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中重金属[J];分析试验室;2015年05期

6 郝志红;姚建贞;唐瑞玲;张雪梅;李文阁;张勤;;直流电弧全谱直读原子发射光谱法(DC-Arc-AES)测定地球化学样品中痕量硼、钼、银、锡、铅的方法研究[J];光谱学与光谱分析;2015年02期

7 王彦东;张文华;吴冬梅;常伟;付囯余;赵燕秋;辛会成;;电弧直读光谱仪的开发与应用[J];中国无机分析化学;2014年04期

8 王辉;马晓敏;郑伟;王宽;;直流电弧原子发射光谱法测定钛和钛合金中微量杂质元素[J];岩矿测试;2014年04期

9 颜晓华;彭宇;张蕾;李林元;;钽中杂质元素分析的DCA全谱直读方法研究[J];硬质合金;2014年02期

10 钟琦;谢刚;俞小花;李荣兴;施辉献;杨猛;;高纯石墨生产工艺技术的研究[J];炭素技术;2012年04期

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3 高鹏;光电直读光谱仪对不锈钢检测中的误差分析[D];东北大学;2014年

4 胡芳菲;直流辉光放电质谱法测定氧化铝等三种非导体材料中杂质的研究[D];北京有色金属研究总院;2014年

5 许玉兴;直读光谱仪CCD检测与处理系统研究[D];山东科技大学;2009年

6 赵华;电感耦合等离子体质谱法痕量成分定值技术研究[D];山东大学;2008年

本文编号：2836533