Люминесцентный способ определения неодима с метакрилатом гуанидина Российский патент 2024 года по МПК G01N21/64 C09K11/06 C09K11/77 C01F17/10 C07F5/00 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам люминесцентного определения неодима, и может быть использовано для определения следовых количеств неодима при анализе высокочистых лантанидов.

Патент 1775649 А1. «Способ люминесцентного определения содержания оксидов самария и неодима в оксиде европия» Поставленная цель достигается тем, что в способе люминесцентного определения содержания оксидов самария и неодима в оксиде европия в качестве твердого реагента используется борная кислота. Прокаливание смеси проводят в токе сухого водорода в течение 40-50 мин при 800-900°С. Измерение люминесценции рекомендуется осуществлять при длине волны излучения самария 650-900 нм и неодима 1000-1200 нм. Применение высокотемпературной прокалки (выше 1000°С), а также трудоемкость способа, связанная с необходимостью растворения анализируемого оксида европия и невозможностью одновременного определения самария и неодима в кристаллофосфоре одного состава.

Патент SU 1469395 А1. «Способ определения неодима в оксиде лантана». Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения неодима в оксиде лантана. Растворяют анализируемый образец в соляной кислоте, вводят 1,0-1,25 мас.% желатина, 0,81-0,97 мас.% гептафтортиенилгексадиона, 0,77-0,93 мас.% N-октилнафтилимида, после чего устанавливают рН 6,5-7,0. Образец замораживают и регистрируют интенсивность люминесценции. Чувствительность анализа 1-10^-4%, относительное стандартное отклонение не превышает 0,059, длительность анализа 30-40 мин.

Наиболее близким к предлагаемому способу анализа по технической сущности и достигаемому результату является способ, описанный в книге «Спектрофотометрические и люминесцентные методы определения лантаноидов», Полуэктов Н.С. Кононенко Л.И., Ефрюшина Н.П., Бельтюкова С.В. Киев, Наукова Думка, 1989. С. 192-193 (прототип). Согласно прототипу, определение неодима и самария в оксиде европия проводится люминесцентным способом по методу добавок по интенсивности аналитических полос неодима с длиной волны 882 нм и самария 562 нм при возбуждении ультрафиолетовым светом ртутной лампы.

Недостатками способа-прототипа являются невысокая чувствительность анализа, высокая трудоемкость получения комплексного соединения и продолжительность анализа.

Задача, решаемая изобретением, заключается в поиске нового реагента, который позволит снизить предел обнаружения Nd с метакрилатом гуанидина до 6,3×10^-8 г/мл Nd.

Технический результат достигается тем, что неодим переводят в люминесцирующее комплексное соединение с органическим реагентом (R) - метакрилатом гуанидина (МАГ), соотношение Nd:R=1:1, при рН=7,0±0,1.

Пример 1.

Для получения растворов хлоридов лантанидов, их оксиды предварительно прокаливали в течение одного часа в муфельной печи при температуре 650-700°С и охлаждают в эксикаторе. Навеску оксидов лантанидов по расчетам их 10^-3М концентраций обрабатывают соляной кислотой и Н₂О₂, а затем раствор выпаривают. Сухой остаток рездкоземельных элементов (РЗЭ) растворяют в дистиллированной воде. Растворы с меньшей концентрацией реагента готовили соответствующим разбавлением. Концентрацию стандартного раствора хлорида неодима контролируют комплексонометрическим методом. Титрование проводят в присутствии уротропина, в качестве индикатора используют арсеназо I. Раствор МАГа с концентрацией 10^-2М готовят растворением его навески 1,45 г в дистиллированной воде, отфильтровывают раствор и переносят в мерную колбу на 50 мл.

рН = 7,0±0,1 создают добавлением водного раствора аммиака. Измерение рН растворов проводили с помощью универсального иономера ЭВ-74 со стеклянными электродами, прокалиброванными по стандартным буферным растворам. Для определения содержания неодима в оксидах РЗЭ применяли метод добавок.

Пример 2.

Для получения растворов хлоридов лантанидов, их оксиды предварительно прокаливали в течение одного часа в муфельной печи при температуре 650-700°С и охлаждают в эксикаторе. Навеску оксидов лантанидов по расчетам их 10^-3М концентраций обрабатывают соляной кислотой и Н₂О₂, а затем раствор выпаривают. Сухой остаток редкоземельных элементов (РЗЭ) растворяют в дистиллированной воде. Растворы с меньшей концентрацией реагента готовили соответствующим разбавлением. Концентрацию стандартного раствора хлорида неодима контролировали комплексонометрическим методом. Титрование производили в присутствии уротропина, в качестве индикатора использовали арсеназо I.

Растворы метакрилата гуанидина (МАГ) 10^-2М готовили из точной навески 0,145 г, растворяли в дистиллированной воде, отфильтровывали раствор и переносили в мерную колбу на 50 мл.

В ходе проведенных поисковых работ обнаружена люминесцентная реакция неодима (Nd) с метакрилатом гуанидина (МАГ). Спектры люминесценции регистрировали на люминесцентной установке «Флюорат - 02 - Панорама с приставкой «Лягушка». По величине пиков люминесценции растворов пробы и пробы с добавками рассчитывали содержание неодима в анализируемом образце.

Максимальное свечение комплекса Nd с МАГ наблюдается в интервале длин волн 500-700 нм с максимумом при λ = 880 нм.

Пример 3.

Для получения растворов хлоридов лантанидов, их оксиды предварительно прокаливали в течение одного часа в муфельной печи при температуре 650-700°С и охлаждают в эксикаторе. Навеску оксидов лантанидов по расчетам их 10^-3М концентраций обрабатывают соляной кислотой и Н₂О₂, а затем раствор выпаривают. Сухой остаток редкоземельных элементов (РЗЭ) растворяют в дистиллированной воде. Растворы с меньшей концентрацией реагента готовили соответствующим разбавлением. Концентрацию стандартного раствора хлорида неодима контролировали комплексонометрическим методом. Титрование производили в присутствии уротропина, в качестве индикатора использовали арсеназо I.

Растворы метакрилата гуанидина (МАГ) 10^-5М готовили из точной навески 0,00145 г, растворяли в дистиллированной воде, отфильтровывали раствор и переносили в мерную колбу на 50 мл.

В ходе проведенных поисковых работ обнаружена люминесцентная реакция неодима (Nd) с метакрилатом гуанидина (МАГ). Спектры люминесценции регистрировали на люминесцентной установке «Флюорат - 02 - Панорама с приставкой «Лягушка». По величине пиков люминесценции растворов пробы и пробы с добавками рассчитывали содержание неодима в анализируемом образце.

Максимальное свечение комплекса Nd с МАГ наблюдается в интервале длин волн 500-1000 нм с максимумом при λ = 880 нм.

Изучена зависимость интенсивности люминесценции реагента, комплекса Nd с МАГ от рН раствора, создаваемого добавлением разбавленных растворов соляной кислоты НCl (1:10) и аммиака NН₄ОН (1:10). Люминесцирующий комплекс образуется в достаточно узком интервале рН = = 6,5-7,5 с максимумом при рН = 7,0.

Фиг.1. Зависимость I_люм комплекса Nd с МАГ (1) и реагента (2) от рН раствора: С_Nd = С_R = 1⋅10^-3 М; λ = 880 нм; l = 1 см; V=10 мл.

Соотношение компонентов в комплексе неодима с МАГ было определено методами изомолярных серий и молярных отношений.

Для этого были приготовлены растворы неодима и МАГ одинаковой молярной концентрации (1⋅10^-3М), смешивали их в антибатных соотношениях (от 0,0:1,0 до 1,0:0,0) при неизменном объеме системы 10 мл. Измерения проводили при рН = 7,0 и λ = 880 нм. Полученные данные представлены на фиг. 2.

Как видно из фиг. 2, соотношение компонентов в комплексе равно Nd:МАГ=1:1. Фиг. 2. Изучение состава комплекса неодима с МАГ методом изомолярных серий, С_Nd = С_МАГ = 1⋅10^-3 М; λ = 880 нм; рН = 7,0; V = 10 мл

Исследована зависимость интенсивности люминесценции раствора комплекса Nd от концентрации МАГ. Для этого брали 1,0 мл 1⋅10^-3 М раствора неодима и концентрацию 1⋅10^-3 М раствора МАГ, создавали значение рН = 7,0 и снимали относительную интенсивность люминесценции. Полученные данные отражены на рис. 3. Как видно из рисунка, интенсивность люминесценции возрастает до содержания реагента 1,0 мл 1⋅10^-3 М в объеме 10 мл раствора МАГ, а затем остается практически постоянной.

На фиг. 3. показана зависимость I_люм от объёма реагента в комплексе Nd - МАГ, С_Nd = С_МАГ = 1⋅10^-3М; λ = 880 нм; рН = 7,0; V = 10 мл.

При изменении концентрации раствора не наблюдается изменения характера спектра люминесценции неодима, что свидетельствует об образовании в растворе одного комплексного соединения.

Технический результат, достигаемый изобретением: снижение нижнего предела обнаружения Nd с метакрилатом гуанидина составляет 6,3×10^-8 г/мл Nd.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при определении следовых количеств неодима при анализе высокочистых лантаноидов. Сначала навеску оксидов лантаноидов, содержащую неодим, прокаливают в течение одного часа в муфельной печи при температуре 650-700°С, охлаждают в эксикаторе, обрабатывают соляной кислотой и Н₂О₂. Затем раствор выпаривают и сухой остаток растворяют в дистиллированной воде с получением раствора, содержащего хлорид неодима. В качестве органического реагента (R) используют метакрилат гуанидина (МАГ). Для приготовления люминесцирующего комплексного соединения берут указанные растворы одинаковой молярной концентрации 1⋅10^-3М, смешивают их в молярном соотношении Nd:R=1:1 при рН=7,0±0,1 и наблюдают люминесценцию полученного комплексного соединения при длине волны λ = 880 нм. Техническим результатом является снижение предела обнаружения Nd с МАГ до 6,3×10^–8 г/мл Nd. 3 ил., 3 пр.

Люминесцентный способ определения неодима, включающий его перевод в люминесцирующее комплексное соединение с органическим реагентом (R) в растворе, отличающийся тем, что сначала навеску оксидов лантаноидов, содержащую неодим, прокаливают в течение одного часа в муфельной печи при температуре 650-700°С, охлаждают в эксикаторе, обрабатывают соляной кислотой и Н₂О₂, затем раствор выпаривают и сухой остаток растворяют в дистиллированной воде с получением раствора, содержащего хлорид неодима, в качестве органического реагента используют метакрилат гуанидина (МАГ), для приготовления комплексного соединения берут указанные растворы одинаковой молярной концентрации 1⋅10^-3М, смешивают их в молярном соотношении Nd:R=1:1 при рН=7,0±0,1 и наблюдают люминесценцию полученного комплексного соединения при длине волны λ = 880 нм.