共振光散射光谱法测定稀土元素镱(Ⅲ)

何光宝，杨红露

(1.重庆市主要污染物排放权交易管理中心，重庆 401147; 2.重庆市渝中区发展和改革委员会，重庆 400010)

· 试验研究 ·

共振光散射光谱法测定稀土元素镱(Ⅲ)

何光宝1，杨红露2

(1.重庆市主要污染物排放权交易管理中心，重庆 401147; 2.重庆市渝中区发展和改革委员会，重庆 400010)

基于Yb3+对富勒醇C60(OH)n和Tris-HCl混合溶液体系共振光散射强度的增强作用，建立了一种测定Yb3+的新方法。研究了反应时间、缓冲液、试剂加入顺序等因素对体系的影响，优化了实验条件。在最佳实验条件下，体系在波长470 nm处的共振光散射强度△IRLS与Yb3+浓度在0.0～2.0×10-5mol/L范围内呈现良好的线性关系，相关系数r为0.999 7，检出限为5.0×10-8mol/L。该法灵敏度高、简便、快速，用于合成样品中Yb3+的测定，结果满意。

共振光散射；稀土元素；镱(Ⅲ)；富勒醇

稀土元素镱最早由瑞士化学家Jean Charles和G.de Marignac于1878年在铒中发现。作为稀土元素中的贵重元素，镱在现代高新技术产业中有着广泛应用，其优异的光谱特性已被成功用于激光晶体、激光玻璃和光纤激光器等多种优质激光材料的研制[1～3]。随着镱的大量开发和利用，其不可避免地通过各种途径进入环境，进而对人体健康和环境安全造成影响。因此，准确测定环境中镱的含量显得尤为重要。

目前，测定镱的方法主要有原子发射/吸收光谱法[4-5]、流动注射化学发光法[6]、X射线荧光光谱法[7]、催化动力学光度法[8]等。共振光散射光谱法(Resonance Light Scattering，RLS)作为一种新的分析方法，具有灵敏度高、操作简便、检测快速的特点，近年来开始广泛用于材料分析、食品药品检测、环境监测等领域且已实现对Pb2+、Cr6+、Hg2+、Cd2+等金属离子的灵敏测定[9～11]，但目前尚未见到用于测定稀土元素镱的文献报道。

本文研究了共振光散射光谱法在镱的测定中的应用。实验发现，1.0mL 0.2mg/mL富勒醇C60(OH)n与1.5mL 0.05mol/L pH=7.0 Tris-HCl的混合溶液体系的共振光散射强度较弱，当加入Yb3+后，该体系的共振光散射强度明显增强。在选定的实验条件下，Yb3+浓度在0.0～2.0×10-5mol/L的范围内与共振光散射强度存在良好线性关系。据此，建立了测定Yb3+的新方法，以期为今后开展环境中Yb3+监测提供参考。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

仪器：RF-540型荧光分光光度计(日本岛津公司)；电子天平(日本岛津公司)；pHS-3C酸度计(上海仪电科学仪器股份有限公司)。

试剂：Tris-HCl缓冲液(pH=7.0，0.05 mol/L)：准确称取一定量的三羟甲基氨基甲烷(Tris)，加水充分搅拌溶解，用浓HCl调节pH值至7.0，定容至1L；Yb3+标准液(1.0×10-3mol/L)：准确称取一定量的纯度为99.99%的Yb2O3，溶于10mL 2mol/L HCl中，在80℃～95℃条件下加热溶解，加水定容至1 L，用时逐级稀释；富勒醇C60(OH)n(0.2 mg/mL)：根据先前研究[12]，使用纯度为99.9%的C60合成富勒醇；其他试剂为分析纯；实验用水为二次蒸馏水。

1.2 实验方法

2 结果与讨论

2.1 共振光散射光谱

体系的共振光散射光谱如图1所示。由图1可见，C60(OH)n和Tris-HCl混合溶液体系的共振光散射强度较弱，光谱呈山丘状，IRLS增长不明显；当有Yb3+存在时，体系的IRLS显著增大，并在波长360 nm和470 nm处存在共振光散射峰，其中470 nm处的散射峰更强。故选择波长470 nm作为测定波长。

图1 体系的共振光散射光谱图Fig.1 RLS spectra of the system in the different concentration of Yb3+

2.2 实验条件选择

2.2.1 反应时间的影响

在室温(约25℃)条件下，按照实验方法进行时间扫描，采取每20 min测一次，结果见图2。由图2可见，刚配制好的体系的△IRLS最大，随着时间延长，△IRLS呈现明显下降趋势并在2 h后趋于稳定。

图2 共振光散射强度随时间变化曲线Fig.2 Variation curve of time versus RLS intensity of the system

2.2.2 缓冲液的选择

按照实验方法考察了PBS、Tris-HCl和HAC-NaCl三种不同缓冲液对体系的影响。实验发现，使用PBS作缓冲液时，体系的△IRLS最小，而使用Tris-HCl作缓冲液时，体系的△IRLS最大。故选择Tris-HCl作为实验的缓冲液。

2.2.3 试剂加入顺序的影响

试验了Tris-HCl、C60(OH)n和Yb3+标准液三种主要试剂不同加入顺序对体系的影响。结果表明，采用Yb3++C60(OH)n+ Tris-HCl加入顺序时，体系的△IRLS最大；采用Tris-HCl+ Yb3++C60(OH)n加入顺序时，体系的△IRLS最小；而采用其他4种加入顺序时，体系的△IRLS相当。故实验选择Yb3++C60(OH)n+ Tris-HCl的加入顺序。

2.2.4 缓冲液pH的影响

2.2.5 缓冲液用量的确定

在0.1～2.0 mL范围内考察了Tris-HCl缓冲液的用量选择。结果表明，当Tris-HCl缓冲液的用量在0.1～1.5 mL范围内时，△IRLS随其用量的增加而增大，并在1.5 mL处达到最大值，当用量大于1.5 mL时，△IRLS开始下降。故实验选用Tris-HCl缓冲液用量为1.5 mL。

2.2.6 富勒醇用量的确定

在0.5～3.0 mL范围内进行0.2 mg/mL富勒醇C60(OH)n的用量选择。实验发现，随着C60(OH)n浓度的增加，△IRLS呈现区间震荡变化特征，在1.0 mL处出现最大值。故C60(OH)n的最佳用量为1.0 mL。

2.3 共存物质的影响

按照实验方法，对1.0×10-5mol/L Yb3+进行测定，用下列离子和物质进行干扰实验发现，在相对误差不大于±5%范围内，20倍Na+、5倍Ba2+、50倍D-葡萄糖、5倍L-半胱氨酸不干扰测定，20倍的Mg2+、Fe2+、Ag+和L-颉氨酸干扰测定。

2.4 工作曲线

2.5 合成样品的测定

在优化实验条件下，在合成水样中加入不同的干扰物质，测定其中Yb3+的含量，并进行加标回收实验，结果见下表。由下表可见，合成水样Yb3+测定的RSD和回收率分别为1.96%～2.83%与95.4%～102.1%。

表 合成水样中Yb3+含量的测定结果Tab. The results of determination of Yb3+ in synthetic samples

3 结 论

(1)稀土元素Yb3+的存在对富勒醇C60(OH)n与Tris-HCl混合溶液体系的共振光散射强度具有明显增强效应，基于此建立了测定镱的共振光散射新方法，对Yb3+进行测定。

(2)考察了缓冲液、缓冲液pH、试剂加入顺序及用量等因素对体系的影响，并对反应条件进行了优化。最佳实验条件为：0.2 mg/mL C60(OH)n加入量1.0 mL，0.05 mol/L pH=7.0 Tris-HCl缓冲液加入量1.5 mL，加入顺序为Yb3++C60(OH)n+ Tris-HCl，测定波长为470 nm。

(3)Yb3+测定范围为0.0～2.0×10-5mol/L，线性回归方程为△IRLS= 2.124 0+15.706 8C(C的单位：10-5mol/L)，相关系数r为0.999 7，检出限(3δ)为5×10-8mol/L。合成水样测定加标回收率为95.4%～102.1%，RSD为1.96%～2.83%。

(4)该法操作简便、灵敏度高，适用于含Yb3+废水的监测分析，具有良好应用前景。

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Determination of Ytterbium(Ⅲ) by Resonance Light-Scattering Spectrum

HE Guang-bao1,YANG Hong-lu2

(ChongqingMainPollutantsEmissionTradingExchange&ManagementCenter,Chongqing401147,China;2.YuzhongDistrictDevelopment&ReformCommission,Chongqing400010,China)

A new analytical method for the determination of ytterbium(Ⅲ) based on the enhancement of resonance light scattering(RLS)of the mixture of C60(OH)nand Tris-HCl was established. The influences of the factors, such as time, selection of buffer solution, order of adding reagents, etc. on the system were studied. Under the optimized experimental conditions, there was a good linear relationship between the △IRLS and the concentration of ytterbium(Ⅲ) in the range of 0.0～2.0×10-5mol/L at the wavelength of 470nm, the related coefficient was 0.9997 and the detection limit was 5.0×10-8mol/L. This method was sensitive, simple, rapid, and it had been used to determine ytterbium(Ⅲ) in the synthetic samples with satisfactory results.

Resonance light scattering(RLS)；rare earth elements(REE)；ytterbium(Ⅲ)；fullerol

2016-12-06

何光宝(1985-)，男，安徽金寨人，2011年毕业于四川大学环境科学专业，硕士，工程师，从事环境管理和环境政策研究工作。

X132; X830.2

A

1001-3644(2017)02-0026-04