ICP-AES 测定高纯二氧化钛中微量铬元素

杨斌，高晓芳，刘向东，徐光以，徐华峰

（湖北新华光信息材料有限公司，湖北 襄阳 441057）

高纯二氧化钛是环境友好光学玻璃的重要原料。由于环境友好光学玻璃要求高透明度，对原料的着色杂质控制非常严格：Fe、Cu、Cr、Co、Ni、Mn、V 等一般在ppm 级[1]，因此对其着色杂质含量的测定具有重要意义。有关文献[2-5]报道较多，不过有的杂质含量较高，有的需要用交换树脂，有的因干扰回避铬元素测试。本文采用氯化法，高纯二氧化钛样品用氢氟酸溶解，加入高氯酸和硫酸驱赶氢氟酸，利用高分辨率仪器ICP-AES 测定微量着色铬元素。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

JY ULTIMA-2 型电感耦合等离子发射光谱（法国JY 公司）。高频发生器频率为40．68 MHz，焦距1 m，全息光栅4320/mm；射频功率1．0 kW；冷却气12L/min；护套气0．2 L/min；试液提升量1．0 mL/min；积分时间为4 s，测定3 次取平均值。

Cr 元素标准溶液（国家钢铁材料测试中心）：1000 mg/L，使用时稀释至所需浓度，备用。

所用氢氟酸、硫酸、高氯酸为优级纯；水为去离子水（电阻率为18.2MΩ·cm）。

1．2 实验步骤

1.2.1 样品消解

精确称取已于105～110℃烘干的试样1g（精确至0.0001g）于铂皿中，加入氢氟酸10 mL，在电热板上加热至样品溶解，然后加入1mL 高氯酸和6mL 硫酸，加热冒浓烟约5min，冷却后用水稀释，移入100mL 容量瓶，用水稀释至刻度。同时进行空白实验。

1.2.2 工作曲线

按样品溶解方法，用光谱纯氧化钛制备出20mg/mL 氧化钛基体溶液。平行分取25 mL 基体溶液5 份于50 mL 容量瓶中，将Cr 元素的标准工作溶液分别加入到4 瓶试液中，定容。配制出0.0，0.05，0.1，0.5，1.0μg/mL Cr 标准溶液系列。以标准的加入量对元素谱线的强度值做回归曲线。

2 结果与讨论

2．1 样品的分解

二氧化钛可以用氢氟酸溶解，但耐氢氟酸雾化器灵敏度低，况且一般实验室无配备。硫酸盐和硫酸法溶解使进样溶液总固体溶解量（TDS）过高，影响进样[6]。选择HF-HClO4-H2SO4溶解样品，把含氟的溶液转化为硫酸钛溶液，试液中盐份低，可以用普通的玻璃进样系统进行测试。

2．2 分析线的选择

在基体存在下，分析谱线选择被测元素无光谱干扰及背景干扰，灵敏度高的分析线。

采用仪器 IMAGE 软件初步选定，用PROFILE 程序绘出各杂质谱线轮廓图形（扫描溶液分别为①Ti+0.0μg/mL，氧化钛基体溶液（10mg/mL），介质为硫酸5%；②Ti+0.1μg/mL：含10mg/mL 氧化钛基体的0.1μg/mLCr 标准，介质为硫酸5%），确定分析用谱线。

从表1 中可见，Cr 常用灵敏线205.552nm、267.716nm 都受到基体干扰，综合考虑选取信背比较高且无干扰的Cr276.654nm 作为测试分析线。

表1 铬元素分析线的选择

2．3 基体效应的影响

二氧化钛中微量元素的含量相当低，相互之间的干扰也很低，干扰产生主要来自于基体元素钛[6]。本文采用基体匹配的方法，以消除样品中钛基体的影响。

2．4 工作曲线线性关系及方法的检出限

对空白样品进行连续10 次的测定，用10 次测试的标准偏差（SD）平均值乘3 而得到该方法的检出限0.18μg/g。其线性回归方程为I=10587+126840*c，相关系数r=0.9999701。

2．5 加标回收试验以及精密度

在试样中加入不同浓度的Cr 标准溶液，在相同条件下测定，进行6 次测试，计算测定值的相对标准偏差（RSD，n=6）小于5%，具有良好的稳定性，结果见表2。加标回收率99%～105%。

表2 回收试验和精密度试验结果（n=6）

3 结论

本工作采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定二氧化钛中微量铬，采用基体匹配法，普通的玻璃进样系统，盐分低，分析快速，结果准确，该方法适用于日常测试。