主题：【第八届原创】电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）在测试岩矿中稀土元素及低含量难溶元素含量中的应用

电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）在测试岩矿中稀土元素及低含量难溶元素含量中的应用

摘要：

建立了碱熔-酸化-ICP-MS测定岩矿中稀土元素（La、Ce、Pr、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Er、Tm、Yb、Lu、Y和Sc）及低含量难溶金属元素Ba、Cr、Nb、Rb、Sn、Ta、W、Zr等的含量的分析方法。探讨了消解条件、仪器工作条件以及影响测定的因素，结果表明，选择Rh和Ir作为内标元素， 可有效消除基体效应以及补偿信号漂移；引入反应气He可有效消除多原子离子干扰，该方法的检出限较低，相对偏差低于4%，回收率较高（95%~105%），对有证标准物质经过消解分析，结果与标准物质参考值基本一致。该方法简单、准确度高，可用于大批量岩石和矿物样品中稀土元素及难溶金属元素含量的分析测定。

关键词：碱熔；电感耦合等离子体质谱；稀土元素；难溶元素

1.引言

稀土元素是17种特殊的元素的统称，它的得名是因为瑞典科学家在提取稀土元素时应用了稀土化合物，所以得名稀土元素。稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）、钐(Sm）、铕(Eu）、钆(Gd）、铽(Tb）、镝(Dy）、钬(Ho）、铒(Er）、铥(Tm）、镱(Yb）、镥(Lu），以及与镧系的15个元素密切相关的元素—钇(Y)和钪(Sc)共17种元素，称为稀土元素。稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术是20世纪80年代发展起来的新的分析测试技术，具有检出限低、线性范围宽、干扰少、精密度高等特点，可进行多元素同时快速分析、能适应复杂体系的痕量或超痕量元素分析，已经广泛应用于药物、环境、食品、矿物、化妆品等领域的分析检测；但是有关碱熔同时分析检测稀土元素及难溶金属元素的ICP-MS分析报道不多。本文采用硼酸锂/偏硼酸锂混合物碱熔，经过酸化后，用ICP-MS测定溶液中的稀土及难溶金属元素的含量。

2.实验部分

2.1 主要仪器及试剂

高温马弗炉带可调温控设备（天津中环），ICP-MS 7700x（美国安捷伦公司），冷水机（Lab Tech H150），真空泵（EDWARDS，E2M18），自动进样器（CETAC ASX-520HS）；石墨坩埚及托盘；天平（精确至0.001g，Sartorius ）；瓶顶移液器（5ml，10ml，100ml）；带盖塑料瓶，容量125mL，振荡器；塑料勺，镊子

混合硼酸锂盐熔剂（12:22）：35.3%硼酸锂和64.7%偏硼酸锂；浓盐酸、浓硝酸、氢氟酸均为优级纯，高纯水

标准混合储备溶液系列（由澳大利亚的Inoganic Venture提供）：

2.2 仪器参数

ICP-MS工作参数由仪器通过调谐液自动调谐优化给出，调谐液由10ug/ml（）标准混合储备液稀释而成；优化后的仪器参数满足背景、双电荷、氧化物、灵敏度、稳定性等各项指标要求。

ICP-MS优化后的工作参数

2.3 标准工作曲线的绘制

采用5%硝酸介质将混合标准储备溶液逐级稀释成10ng/ml、100ng/ml，500ng/ml，1000ng/ml的系列标准混合溶液，用5%硝酸溶液作为空白，在优化好的条件下，按照编辑好的顺序采集数据，自动绘制出工作曲线，各元素的线性范围及线性相关性见下表：

2.4 实验部分

2.4.1 样品前处理（消解部分）

（1）准确称取0.1000g置于105~110℃烘箱中充分烘干的样品于玻璃试管中；然后用指定的塑料勺子添加1.0g左右（0.9~1.2g）的12:22硼酸锂盐混合物到玻璃试管中，将样品和熔剂充分混匀；
（2）  按顺序将每个样品混合物转移到石墨坩埚中，并轻轻敲击试管底部，确保所有的混合物转移到石墨坩埚；
（3）  将放有石墨坩埚的托盘放入已恒温在1025℃的马弗炉中熔融30分钟，取出冷却至室温；
（4）  准确移取100mL酸混合溶液到125mL塑料瓶中，同时用镊子从石墨坩埚中将熔珠转移至瓶中；
（5） 盖紧瓶盖并放置在振荡器上，震荡2小时直到熔珠完全溶解。如有未消解的悬浮颗粒物，需记录并重做；
（6） 转移15mL左右溶液到PP试管中，送仪器室待测。

2.4.2 样品测定

以100ng/ml Rh、10ng/ml Ir做混合内标溶液，对消解所得溶液进行测定，由工作曲线得出各元素的浓度，结合样品重量、体积，换算出固体样品的实际含量。计算公式为：

C=（W-B)*V/m；其中：

C :  样品中元素的浓度(ug/g)
W :  样品溶液中元素的浓度(ug/mL)
B :  空白样品的浓度(ug/mL)
V：样品溶液的体积(mL)
m :  样品的质量(g)