專利名稱：測(cè)定金屬硅中磷含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域中的雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，尤其是金屬硅中雜質(zhì)元素磷含量的分析測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
金屬硅廣泛運(yùn)用于通訊、光導(dǎo)纖維、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體材料、太陽(yáng)能電池等行業(yè)，質(zhì)量要求較高。中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2881-91《工業(yè)硅技術(shù)條件》、GB/T14849-93《工業(yè)硅化學(xué)分析法》、檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T0550.1-96《出口金屬硅中鐵、鋁、鈣的測(cè)定(分光光度法)》、SN/T0550.2-96《出口金屬硅中鐵、鋁、鈣的測(cè)定(容量法)》及SN/T1650-2005《金屬硅中鐵、鋁、鈣、鎂、錳、鋅、銅、鈦、鉻、鎳、釩的測(cè)定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》等標(biāo)準(zhǔn)、方法，規(guī)定了鐵、鋁、鈣等主要雜質(zhì)元素的測(cè)定方法，但沒(méi)有磷的檢測(cè)方法。
磷是金屬硅中非金屬雜質(zhì)元素之，檢測(cè)困難。低磷含量的金屬硅，在國(guó)際市場(chǎng)上價(jià)格較高，具有較強(qiáng)的出口競(jìng)爭(zhēng)能力。但到目前為止，從金屬硅中檢測(cè)雜質(zhì)元素磷的方法，尚未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測(cè)定金屬硅中磷含量的方法。
本發(fā)明所述的測(cè)定金屬硅中磷含量的方法由以下步驟組成一、選取磷重量百分含量為0.0025～0.25％金屬硅樣品，置于耐酸容器中；二、按照每克金屬硅樣品依次加入4～5mL蒸餾水、15～20mL硝酸、4～6mL高氯酸，混勻；三、按照每克金屬硅樣品緩慢加入1～2mL氫氟酸，待棕色氣體減少后再加入10～15mL氫氟酸，輕搖、放置；四、至大部分金屬硅溶解、無(wú)明顯黑色固體顆粒時(shí)，移至溫度為150～200℃的電熱板上加熱蒸發(fā)，高氯酸冒白煙；五、上述溶液蒸發(fā)至近干，剩0.5～1mL；
六、將上述溶液取下冷卻，按每克金屬硅樣品加入12～14mL體積濃度為10％的硝酸，再加入蒸餾水至250mL，混勻；七、繪制校準(zhǔn)曲線取重量濃度為0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、10.0μg/mL磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，于儀器工作條件下測(cè)定，以磷濃度為橫坐標(biāo)，譜線強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪制校準(zhǔn)曲線；八、步驟六所得溶液測(cè)定同步驟七，測(cè)得磷譜線強(qiáng)度，計(jì)算機(jī)從校準(zhǔn)曲線上自動(dòng)查得試樣溶液中磷含量，計(jì)算金屬硅樣品中磷的百分含量。
上述的硝酸、高氯酸、氫氟酸均為優(yōu)級(jí)純。
本發(fā)明所述方法是將金屬硅樣品經(jīng)氫氟酸、硝酸溶解，高氯酸冒煙、蒸發(fā)處理，主成分硅被分解、排出，剩余元素間相互影響較小，沒(méi)有基體干擾。試樣溶液中磷進(jìn)入霧化器，形成氣溶膠，被氬氣載入高溫高頻等離子體，發(fā)生電離，產(chǎn)生特征譜線，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測(cè)出譜線強(qiáng)度，其強(qiáng)度與磷含量成正比，采用校準(zhǔn)曲線法進(jìn)行定量測(cè)定，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算金屬硅中磷的百分含量。步驟五中試樣液切忌蒸干或焦糊，否則，產(chǎn)生焦磷酸，導(dǎo)致結(jié)果偏低。
結(jié)果計(jì)算試樣中磷的含量按下式計(jì)算X=C×VM×10-4]]>式中X——試樣中磷的百分含量，單位為％；C——試樣溶液中磷的濃度，單位為微克每毫升(μg/mL)；V——試樣溶液總體積，單位為毫升(mL)；M——試樣質(zhì)量，單位為克(g)。
計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字。
本發(fā)明的主要特點(diǎn)1、使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測(cè)定金屬硅中磷的百分含量?？膳c其它元素同時(shí)測(cè)定，適用范圍廣，可用于金屬硅生產(chǎn)企業(yè)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
2、檢出限低，測(cè)磷檢出限0.0025％；3、檢測(cè)范圍0.0025～0.25％；4、回收率實(shí)驗(yàn)加標(biāo)回收率在88.0～133.2％之間；5、精密實(shí)驗(yàn)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差＜4.0％，誤差較小，結(jié)果準(zhǔn)確。


圖1為磷校準(zhǔn)曲線。
圖中p為磷標(biāo)準(zhǔn)溶液的重量濃度；I為磷譜線強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 使用儀器電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(簡(jiǎn)稱ICP-AES)，型號(hào)LEEMAN Prodigy。
2 使用試劑蒸餾水為二次蒸餾水，化學(xué)試劑為優(yōu)級(jí)純；硝酸(ρ1.42g/mL)；氫氟酸(ρ1.14g/mL)；高氯酸(ρ1.67g/mL)；磷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(100μg/mL)稱取0.4394克基準(zhǔn)磷酸二氫鉀(105℃烘1小時(shí)，干燥器冷卻至室溫)，用2％硝酸定溶于100mL。使用時(shí)2％硝酸逐級(jí)稀釋成重量濃度為0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、10.0μg/mL的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液。
3 磷校準(zhǔn)曲線繪制使用0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、10.0μg/mL的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，在表1儀器工作條件下測(cè)定，計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪制磷校準(zhǔn)曲線，磷校準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖1。
表1 ICP-AES儀器工作條件 4 樣品測(cè)定成編號(hào)為L(zhǎng)A2006-59、LA2006-61、PY2006-B磷含量重量百分比為0.0025～0.25％的金屬硅試樣0.2克(精確到0.0001克)于聚四氟乙烯燒杯中，依次加入2～3mL蒸餾水、5mL硝酸、2mL高氯酸，輕搖，滴加0.5～1mL氫氟酸，待棕色氣體減少后再加入3mL氫氟酸，至大部分樣品溶解、無(wú)明顯黑色固體顆粒時(shí)，移至約150～200℃電熱板上加熱，高氯酸冒白煙、蒸發(fā)至近干(樣液剩0.5～1mL)，切忌蒸干或焦糊。取下冷卻，加入4mL硝酸(1+1)，移至50mL容量瓶，蒸餾水洗滌燒杯，洗液并入容量瓶，定容、搖勻(隨做空白)。測(cè)定，計(jì)算樣品中磷的百分含量，結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 樣品LA2006-59、LA2006-61、PY2006-B測(cè)定結(jié)果(％)

實(shí)施例技術(shù)驗(yàn)證檢出限實(shí)驗(yàn)空白實(shí)驗(yàn)用空白溶液，連續(xù)測(cè)定磷10次，結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 磷檢出限實(shí)驗(yàn)(n＝10，μg/mL)

空白溶液實(shí)驗(yàn)證明磷的理論檢出限為0.01μg/mL，近似于0.1μg/mL。
測(cè)磷檢出限驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)用編號(hào)LA2006-59的金屬硅樣品，在樣品處理前定量加入磷標(biāo)準(zhǔn)溶液0.10μg/mL進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表4。
表4 檢出限加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)(n＝9，μg/mL)

檢出限濃度磷的加標(biāo)回收率在88.0～133.2％之間，滿足測(cè)定需要。
按此濃度計(jì)算出磷的檢測(cè)范圍檢出限為0.1×50÷0.2＝25mg/kg，即檢出限為0.0025％。檢測(cè)上限10.0×50÷0.2＝2500mg/kg，故檢測(cè)范圍0.0025～0.25％。
加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)用編號(hào)LA2006-59、LA2006-61、YB2006-B三個(gè)磷含量不同的金屬硅樣品，分別定量加入磷標(biāo)準(zhǔn)溶液0.10、0.20、0.50、1.00μg/mL進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表5。
表5 金屬硅樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)(n＝9，μg/mL)

實(shí)驗(yàn)證明加標(biāo)回收率在88.0～133.2％之間，該回收率為檢測(cè)低限時(shí)的回收率，而其它濃度的回收率為88.2～111.2％，優(yōu)于該點(diǎn)，滿足檢驗(yàn)需要。
檢測(cè)精密實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定含磷濃度不同溶液10次，結(jié)果進(jìn)行比較，標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)見(jiàn)表6。
表6 測(cè)磷精密度實(shí)驗(yàn)(n＝10，μg/mL)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果4組溶液各平行測(cè)定10次，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.56～9.60％，＜10％。
相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD＝9.60％為檢出限的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，常規(guī)金屬硅樣品中磷含量＜0.0025％的較少，測(cè)定相對(duì)誤差＜5％的居多。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定金屬硅中磷含量的方法，其特征在于由以下步驟組成一、選取磷重量百分含量為0.0025～0.25％金屬硅樣品，置于耐酸容器中；二、按照每克金屬硅樣品依次加入4～5mL蒸餾水、15～20mL硝酸、4～6mL高氯酸，混勻；三、按照每克金屬硅樣品緩慢加入1～2mL氫氟酸，待棕色氣體減少后再加入10～15mL氫氟酸，輕搖、放置；四、至大部分金屬硅溶解、無(wú)明顯黑色固體顆粒時(shí)，移至溫度為150～200℃的電熱板上加熱蒸發(fā)，高氯酸冒白煙；五、上述溶液蒸發(fā)至近干，剩0.5～1mL；六、將上述溶液取下冷卻，按每克金屬硅樣品加入12～14mL體積濃度為10％的硝酸，再加入蒸餾水至250mL，混勻；七、繪制校準(zhǔn)曲線取重量濃度為0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、10.0μg/mL磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，于儀器工作條件下測(cè)定，以磷濃度為橫坐標(biāo)，譜線強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪制校準(zhǔn)曲線；八、步驟六所得溶液測(cè)定同步驟七，測(cè)得磷譜線強(qiáng)度，計(jì)算機(jī)從校準(zhǔn)曲線上自動(dòng)查得試樣溶液中磷含量，計(jì)算金屬硅樣品中磷的百分含量。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定金屬硅中磷含量的方法，其特征在于所述的硝酸、高氯酸和氫氟酸為優(yōu)級(jí)純。
全文摘要
本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域中的雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法。本發(fā)明所述方法由以下步驟組成1.選取磷重量百分含量為0.0025～0.25％金屬硅樣品，置于耐酸容器中；2.按照每克金屬硅樣品依次加入4～5mL蒸餾水、15～20mL硝酸、4～6mL高氯酸，混勻；3.按照每克金屬硅樣品緩慢加入1～2mL氫氟酸，再加入10～15mL氫氟酸；4.至大部分金屬硅溶解時(shí)，移至溫度為150～200℃的電熱板上加熱蒸發(fā)；5.上述溶液剩0.5～1mL；6.將上述溶液取下冷卻，按每克金屬硅樣品加入12～14mL體積濃度為10％的硝酸，再加入蒸餾水至250mL，混勻；7.繪制校準(zhǔn)曲線；8.步驟六所得溶液測(cè)定同步驟七，測(cè)得磷譜線強(qiáng)度，計(jì)算機(jī)從校準(zhǔn)曲線上自動(dòng)查得試樣溶液中磷含量，計(jì)算金屬硅樣品中磷的百分含量。
文檔編號(hào)G01N1/28GK1959382SQ20061004877
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者梁文君, 雷心恒, 馬智云, 保亞紅, 王齊光, 朱紅玉, 范云, 朱奎 申請(qǐng)人:云南出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心