ICP-OES法测定氧化铟锡粉末中微量元素

李艳玲，冀克俭，邓卫华，李 颖，毛如增，周 彤

(中国兵器工业集团第五三研究所，山东 济南 250031)



ICP-OES法测定氧化铟锡粉末中微量元素

李艳玲，冀克俭，邓卫华，李 颖，毛如增，周 彤

(中国兵器工业集团第五三研究所，山东 济南 250031)

李艳玲

氧化铟锡(ITO)粉体中的微量杂质元素对其薄膜制品的透光率等光谱特性影响较大。用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)同时测定ITO粉体中Sn, Fe, Cu, Pb, Zn, Ca, Mg共7种微量元素。样品置于银坩埚中用氢氧化钠铺底和覆盖，高温碱法熔融，用热水和稀盐酸浸取并转移至溶液中；选择合适谱线消除了元素之间的谱线干扰、配制混合标准溶液时采用基体匹配法消除了基体干扰；对每种元素的精密度、检出线和加标回收率进行了研究，试验结果表明，每种元素的精密度均不大于1.2%，加标回收率在98～104%之间，样品测试结果与标准值一致。

电感耦合等离子体发射光谱；氧化铟锡；微量元素；碱法熔融；基体匹配

1 前 言

ITO薄膜的发射率、透过率等光谱特性与其组分关系密切，尤其是一些杂质金属元素会影响导电膜的性能。因此，在生产和使用中必须对ITO粉体的组分含量进行检测[6,7]。为了保证ITO组分检测的可溯源性和准确性，国防应用化学一级计量站研制了杂质含量呈梯度分布的几种ITO成分分析标准物质，并用多家实验室协作定值的方式对ITO成分分析标准物质进行了准确定值。

本文对标准物质定值方法进行了研究，用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)对ITO粉体中微量杂质含量进行测定。该方法的重复性、回收率都取得了满意的效果。

2 实 验

2.1 仪器与试剂

ICP-OES：6300型，美国赛默飞公司；

熔融炉：K1 Prime型，美国培安公司；

氢氧化钠：GR. 天津科密欧化学试剂有限公司；

其中Raz(n)、Rbz(n)(或Raz(n+1))分别为n时刻两天线到真实点目标Z的距离，Raj(n)、Raj(n+1)分别为a天线在n与n+1时刻与干扰机J的距离，Rbs(n)(或Ras(n+1))为n时刻b天线到散射点S的距离，Rjs为干扰机J到散射点S的距离.则b天线n时刻和a天线n+1时刻的目标回波信号和散射波干扰信号的相位关系为

盐酸：GR. 天津科密欧化学试剂有限公司；

高纯水：电阻率≥18 MΩ·cm；

Sn, Fe, Cu, Pb, Zn, Ca, Mg标准储备液: 国家有证标准溶液，浓度为1000 μg/mL。

2.2 样品制备

称量0.1 g ITO粉体至银坩埚中，用3 g优级纯氢氧化钠铺底和覆盖，用熔融炉在450 ℃条件下熔融20 min。自然冷却，用热水浸取熔融物，转移到装有稀盐酸的烧杯中。洗净坩埚外壁，把烧杯微热，使溶液澄清。把澄清溶液转移至250 mL容量瓶中，摇匀待测。用相同的处理方法制备空白溶液。

2.3 标准溶液配制

用待测元素的标准溶液配制多点混标溶液。由于碱法熔样会使待测样品溶液中存在大量的盐，标液配制过程中需要加入相应量的氢氧化钠和盐酸的混合溶液，同时加入铟标准溶液，使标准溶液和样品溶液的基体一致，消除基体效应的影响。

3 结果与讨论

3.1 样品前处理

常规的ITO粉体可以用酸法溶解样品[8]，掺杂了微量金属杂质元素的ITO粉体用酸法难以溶解完全。试验了盐酸、硝酸、氢氟酸、硫酸等主要无机酸及其混酸溶解ITO粉体。酸溶液中总是存在微量的絮状物，难以彻底溶解。碱法熔融是一种有效的溶解难溶氧化物方式，常用的碱有碳酸钠，氢氧化钠等。碳酸钠熔融须用铂金坩埚，熔融温度在850 ℃以上；氢氧化钠熔融可以用相对廉价的银坩埚，400 ℃以上即可熔融[9]。经过试验验证，用氢氧化钠在银坩埚中铺底和覆盖，高温熔融后用热水浸取，转移至稀盐酸溶液中得到澄清的溶液。

3.2 分析线的选择

光谱干扰是由于待测元素的谱线与其它元素的谱线不易分辨开而产生的干扰，主要通过选用合适的分析线来消除[10]。在待测的7种元素中，Zn的最强线213.856 nm，与Cu的213.853 nm及Fe的213.859 nm相互干扰；锌的次强线202.548 nm与铜的202.548 nm重叠，会产生相互干扰。因此，Zn的分析线选择第三强的206.200 nm。

依据谱线干扰小、灵敏度高、背景低的原则，选择合适的分析波长，各元素的分析线见表1。

表1 7种待测元素的分析谱线波长

3.3 标准工作曲线

精确吸取Sn, Fe, Cu, Pb, Zn, Ca, Mg标准储备溶液至250 mL容量瓶中，配制一系列混合标准溶液，使样品溶液中每种元素的浓度在标准曲线的线性范围之内。在标准溶液中加入与样品溶液等浓度的优级纯氢氧化钠和盐酸混合液，定容至刻度。对每种元素进行测定，计算机自动绘制工作曲线，并计算回归方程及相关系数。结果表明上述7种元素在配制的浓度范围内工作曲线线性

良好，相关系数均大于0.9995。

3.4 方法的检出限与精密度

对空白溶液重复测定10次，以测定值的3倍标准偏差所对应的浓度值计算检出限[11]；对ITO样品溶液中每种元素重复测试6次，用测试结果的相对标准偏差表示方法的精密度[12]。结果见表2。

从表2可以看出，每种元素的精密度均不大于1.2%，说明该条件下测试样品的精密度良好。

表2 不同元素的检出限和精密度

3.5 加标回收率

在已知含量的ITO样品中加入不同量的标准溶液，使加标后元素的浓度在ICP线性范围之内，用同种方法在相同的条件下检测各元素的含量，根据加标后元素的含量计算回收率[13]。按照式(1)计算每种元素的回收率，结果见表3。

加标回收率=(加标测定量-试样测定量)/ 加标量×100%

(1)

从表3可以看出，每种元素的加标回收率均在98～104%之间。

表3 7种元素的加标回收率

3.6 样品检测结果

由于没有ITO成分分析标准物质用于测试结果的验证，本文用8家权威实验室检测结果的统计平均值作为标准值，与本实验室检测结果相比较，考察方法的准确度。

准确称取0.1 g ITO标准物质粉末，碱法熔融后用ICP-OES测试样品溶液中每种元素的含量，重复测试六次取平均值作为检测结果。根据定容体积和称样量计算ITO粉体中每种元素的百分含量，结果见表4。

表4 样品检测结果

Table 4 Analytic results of samples Unit:%

从表4可以看出，实验室检测值与标准值的误差小于等于0.01%。

4 结 论

用碱法熔融ITO粉末，配制基体匹配的标准溶液，采用电感耦合等离子体发射光谱法对ITO标准物质粉体中7种元素的含量进行同时测定，方法简便、快速、检出限低、重复性好、回收率高。该方法也适用于ITO材料中其他金属元素含量的测定。

References

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(编辑 吴 琛)

Determination of Microelements in ITO Powders by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer

LI Yanling, JI Kejian, DENG Weihua, LI Ying, MAO Ruzeng, ZHOU Tong

(CNGC Institute 53, Jinan 250031, China)

Microelements in indium tin oxide(ITO) powders have a great impact on spectrum characteristics such as transmittance of film products. Seven microelements in ITO powders were determined by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer (ICP-OES). ITO powders were placed in a silver crucible with sodium hydroxide bedding and coverage, and melted by alkali at high temperature. The melt was leached and transferred into the solution with hot water and dilute hydrochloric acid. Matrix interference and spectrum interference between elements were eliminated by choosing the right working conditions. The precision, the detection line and the recovery rate of each element were studied, the results show that the precision of ICP-OES was no more than 1.2%, the recovery rate ranged from 98% to 104%. The results of multiple microelements in ITO sample agreed with the recommend value.

ICP-OES; indium tin oxide; microelement; molten alkali; matrix matching

2016-03-31

国防科技工业局计量项目(J092011A001)

李艳玲，女，1980年生，副研究员，Email: lyl0531@163.com

10.7502/j.issn.1674-3962.2017.04.11

O657.31

A

1674-3962(2017)04-0318-03