電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定納米鎳粉中的微量雜質(zhì)
納米鎳粉作為一種重要的材料,以其特有的物理化學性質(zhì),在多層陶瓷電容器電極材料、電池電極材料、催化劑制造、磁性材料、導電涂層、醫(yī)藥行業(yè)和復合材料等領(lǐng)域廣泛應用。納米鎳粉的性能受其品質(zhì)和純度直接影響,尤其是金屬微量雜質(zhì)的存在(即便是在微量級別),可能對納米鎳粉物理化學性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。金屬雜質(zhì)可能引入晶格缺陷或額外的散射中心,從而影響納米鎳粉的電子遷移率,并且在納米尺度上尤其明顯,在使用納米鎳粉作為導電材料或電池電極材料時,這種影響尤其不利;金屬雜質(zhì)可能與鎳發(fā)生反應,形成不穩(wěn)定的化合物和合金,影響其在催化劑載體或其他化學應用中的表現(xiàn);暴露于高溫時,金屬雜質(zhì)的存在可能導致納米鎳粉的熱分解溫度降低或熔點變化,這種影響在焊料和高溫合金的應用中尤為關(guān)鍵。
GB/T 8647中所采用的磺基水楊酸分光光度法條件控制要求高,且對靈敏度有限制;電熱原子吸收光譜法分析速率慢,只能單元素分析;鉬藍分光光度法反應條件敏感、操作步驟復雜,并且鉬藍的顏色判斷可能受到操作人員視覺判斷的影響;火焰原子吸收光譜法靈敏度較低,檢出限較高且只能單元素分析;電弧發(fā)射光譜儀靈敏度較低、分析速率較慢、譜線干擾多、樣品無法回收、穩(wěn)定性和重復性較低的缺點,無法滿足當前工業(yè)需求。GB/T 8647中所采用的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀雖然靈敏度極高、數(shù)據(jù)采集速率快,但成本高昂且易受基體效應的影響,而電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)對于中等靈敏度和更廣泛元素范圍的分析更高效。鑒于上述分析方法各自存在局限性,本研究采用ICP-OES對納米鎳粉中微量雜質(zhì)進行測定研究。ICP-OES可同時多元素分析等優(yōu)勢,克服了傳統(tǒng)方法在靈敏度、分析速率和復雜性上的不足,更符合當前工業(yè)生產(chǎn)對雜質(zhì)檢測的要求。
1 實驗部分
1.1 試劑及儀器
純度99.99%鎳;鎳粉;(1+1)硝酸(優(yōu)級純)和(1+1)鹽酸(優(yōu)級純)按1:3配比成王水;實驗室自制專用純水。
鈉標準溶液、鎂標準溶液、鈣標準溶液、鐵標準溶液、鉛標準溶液、銅標準溶液、鋅標準溶液、錳標準溶液、鉻標準溶液、鈷標準溶液、鎘標準溶液、鋁標準溶液、鉀標準溶液、釩標準溶液和標準物質(zhì)18種金屬混標
電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(上海美析儀器有限公司);萬用電子爐;電子天平。
1.2 樣品的制備
將純度99.99%鎳和鎳粉各0.5g(精確至0.0001)分別加入2個150mL燒杯中,用少許純水濕潤;然后分別加入4mL王水后置于萬用電爐上加熱消解,待溶液完全清亮后分別移至50mL容量瓶中定容,搖勻,待測定。
1.3 標準曲線的配制
取4個50mL容量瓶,每個容量瓶中加入10mL消解后的鎳樣品溶液(鎳樣品純度為99.99%),然后分別加入0、1、2和3mL濃度為10mg/L的混合標準溶液,用水稀釋定容后,此時各容量瓶中的雜質(zhì)含量分別為0、0.2、0.4和0.6mg/L。
1.4 ICP-OES實驗儀器參數(shù)
在考慮實驗儀器參數(shù)選擇時,需考慮溶解度、黏度和溶液的電導率等。從樣品基質(zhì)、黏度和溶解性、樣品中元素的濃度和樣品的酸度等綜合考慮,確定的實驗儀器工作參數(shù)見表1。
1.5 各元素分析譜線的選擇
在ICP-OES分析中,最主要的干擾是譜線干擾,選取分析線時,應首先考慮譜線的靈敏度,注意可能受到基質(zhì)效應影響的分辨程度高的譜線。由于自制鎳粉和99.99%純鎳的鎳含量較高,而大多數(shù)金屬雜質(zhì)含量較低,含量相差較大,因此,對于分析線的選擇需選擇雜質(zhì)元素附近沒有鎳譜線的分析線。綜合考慮雜質(zhì)元素靈敏度、干擾、譜線自由度、背景信號、波長范圍以及元素光譜特性等因素,選擇的波形結(jié)果見表2。
文章來源:[1]詹杰,陳小娟,周忠麗,等.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定納米鎳粉中的微量雜質(zhì)[J].精細與專用化學品,2024,32(12):27-31.DOI:10.19482/j.cn11-3237.2024.12.07.