Способ определения редкоземельных элементов в соединениях галлия и иттрия Советский патент 1984 года по МПК C01F17/00 G01N21/64 

&0

со сд

90 1 Изобретение относится к аналитической химии, а именно к люминесцент ным способам определения редкоземель ных элементов (РЗЭ) из кристаллофосфора, и может быть использовано для определения тербия, празеодима и евр пия в окиси галлия, шихте галлий-иттриевого граната, солях галлия и других соединениях высокой.чистоты в интервале содержаний РЗЭ ЫО мас.%. Р: звестен способ люминесцентного определения РЗЭ в соединениях алюминия по люминесценции кристаллофосфоров, включающий прокаливание смеси оксидов алюминия и РЗЭ, возбуждение и регистрацию люминесценции РЗЭ G13. Согласно известному способу в качестве основных компонентов смеси используют оксиды алюминия и иттрия. При прокаливании смеси обраг уются гранаты общей формулы , , гдр Me- -J- C1, . Известный способ позволяет проводить определение в соединениях алюминия лишь одного РЗЭ - гадолиния и не может быть использован для одновременного определения нескольких РЗЭ. .Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ люминесцентного определения тербия в соединениях галлия по люминесценции его в.галлий-иттриевом гранате, содержащем, мас.%: .60; jzOs , 5 С21. Однако этот способ не позволяет проводить одновременное определение соединениях галлия других РЗЭ, в частности празеодима и европия, и, кроме этого, характеризуется сравнительно высоким пределом обнаружения, что не позволяет использовать его для анализа материалов высокой чистоты. Целью изобретения является повышение чувствительности и одновременного определения тербия, празеодима и европия. Поставленная цель достигается те что согласно способу определения РЗ в соединениях галлия и иттрия, вклю чающему смешивание соединений гstл- ЛИЯ, иттрия и определяемых РЗЭ, про- 55

каливание смеси с получением окисей смешанных элементов с последующей регистрацией интенсивности люминес-

Время прокаливания 30-40 мин является оптимальным для интенсивности люминесценции РЗЭ в образующемся 82 ценции, прокаливают смесь при 13501400°С в течение 30-40 мин и срединения смешивают при следующих соотношениях компонентов в кристаллофосфоре, мас.%: Окись иттрия 34-50 Окись тербия 0,00001-0,02 Окись празеодима 0,00001-0,02 Окись европия 0,00001-0,02 Окись галлия Остальное Сущность способа состоит в том, что при использовании смеси оксидов указанного состава и прокаливании ее при определенных условиях образуется кристаллофосфор, в котором тербий, празеодим и европий обладают очень высокой интенсивностью люминесценции, что позволяет определить эти элементы на уровне 1-10 мас.% и выше. В кристалло-фосфоре, полученном по предлагаемому способу, другие РЗЭ, кроме тербия, празеодима и европ ия в режиме послесвечения не люминесцируют. Оптимальное соотношение компонентов кристаллофосфора, мас.%: окись иттрия 35-50; окись тербия 0,000010,02; окись празеодима 0,00001-0,002; окись европЯя 0,00001-0,02; окись галлия - остальное. Изменение процентного содержания основных компонентов: оксида галлия и оксида иттрия от оптимальных приводит к ухудшению пределов обнаружения РЗЭ с 2-10 раз. Изданных табл. 1 следует, что при содержании РЗЭ вьше указанных пределов наблюдается концентрационное гашение и нарушается линейная зависимость между интенсивностью люминесценции и концентрацией РЗЭ; при содержании РЗЭ менее указанных пределов интенсивность люминесценции снижается, что не позволяет устойчиво регистрировать ее на используемом оборудовании. При температурах прокаливания ниже интенсивность люминесценции РЗЭ снижается и уменьшается чувствительность их определения; температуры вьпие 1400°С приводят к укрупнению частиц кристаллофосфора, что также ведет к снижению интенсивности Люминесценции РЗЭ и отрицательно сказывается на пределах их обнаружения. 311 кристаллофосфоре, так как при прока ливании менее 30 мин не достигается максимальная интенсивность люминесценции, а прокаливании более 40 мин приводит к образованию крупных спек шихся частиц кристаллофосфора, что снижает интенсивность люминесценции РЗЭ и, следовательно, ухудшает пред лы их обнаружения. Данные по влиянию температуры и продолжительности прокаливания смеси оксидов на чувствительность определе ния тербия, празеодима и европия приведены в табл, 2. Пример 1. 200 мг окиси галлия и 150 мг окиси иттрия помещают в платиновый тигель, добавляют по 0,2 м солянокислых растворов празеодима, европия, тербия с концентрацией 0,1 мкг/мл по окиси, перемешивают и упаривают досуха. Сухой продукт раст рают в яшмовой или оргстеклянной сту ке и переносят в платиновый тигель. прокаливают при 30 мин. После охлаждения кристаллофосфора спектры люминесценции празеодима, европия, тербия возбуждают излучением искры между вольфрамовыми электродами и регистрируют монохроматором МДР-2 с фотоумножителем ФЭУ-18 в фбласти длин волн нм: 475-495, 585-600, 370395 соответственно. J Введено РЗЭ 1,0-10 мас.%. Найдено с применением образцов срав нения: празеодима 1 ,5 10 , европия 0,, тербия 11 10 Пример 2. Крнсталлофосфор готовят и люминесценции регистрируют также, как в примере li но поокапи- вают ПРИ 1350 С в течение 40 мин. Бвепено РЗЭ 1--10 мас.%. Найдено с применением образов сравнения: празеопима 1,0 10: европия 1,0 Ю . тербия 1,4 10 . Пример 3, Кристаллофосфор готовят и люминесценцию регистрируют как в примере 1, но смешивают 200 мг окиси галлия и 200 мг окиси иттрия. ..Введено РЗЭ ЫО мас.%. Найдено с применением образцов сравнения: празеодима 1,010 , европия 0,9-10 , тербия 1,510 . Пример 4. Кристаллофосфор готовят и люминесценцию регистируют, как в Примере 1, но добавку празеодима, европия, тербия вводят по 0,6 мл раствора концентрацией 10 мкг/мл по окиси РЗЭ. Введено РЗЭ, З-Ю мас.%. Найдено с применением образцов сравнения: празеодима 3,2 -10 , европия 2,9-10, тербия 3, . Пригодность способа проверена на промышленных образцах, окиси галлия, металлического галлия, хлорида галлия высокой частоты. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным характеризуется более низким пределом обнаружения тербия, празеодима и европия, позволяет использовать его для анализа соединений галлия особой чистоты. -Т а б л и ц а 1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СОЕДИНЕНИЯХ ГАЛЛИЯ И ИТТРИЯ, включающий смешивание соединений галлия, иттрия и определяемых редкоземельных элементов, прокаливание смеси с получением окисей смешанных элементов с последующей регистрацией интенсивности люминесценции, отличающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности и одновременного определения тербия, празеодима и европия, прокаливают смесь при 1350-1400 С в течение 30-40 мин и соединения смешивают при следующих соотношениях компоненg тов в кристаллофосфоре, мас.%: Окись иттрия 34-50 (Л Окись тербия 0,00001-0,02 Окись празеодима 0,00001-0,02 с Окись европия 0,00001-0,02 Окись галлия Остальное

Наблюдается линейная зависимость интенсивности люминесценции. РЗЭот их содержания и максимальная интенсивность люминесценции

Продолжение табл. 1

Продолжение табл. 2