Способ определения кадмия в присутствии селенида кадмия Советский патент 1992 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к аналитическомуконтролюстехиометрииполупроводниковых материалов, и может быть использовано для одновременного определения элементного кадмия и селенида кадмия в присутствии селена в твердой фазе без разложения анализируемой пробы.

Известен способ определения металлического кадмия в присутствии егохалькоге- нидов, включающий обработку анализируемого образца химическими реактивами. Пробу массой 0,5 г с соотношением Cd:CdSe T:1 обрабатывают раствором иодида аммония в диметилформамиде (ди- метилсульфоксиде или пропаноле) в присутствии пиридина. Смесь кипятят в течение 10-15 мин, охлаждают, фильтруют и в полученном фильтрате определяют Cd известным способом.

Однако указанный метод позволяет определять только один компонент - кадмий в

смеси с его селенидом, и не дает возможности определить содержание второго компонента - селенида кадмия. Метод осуществляется только при соотношении компонентов Cd:CdSe 1:1, что ограничивает его применение в практике. Большая ошибка определения возникает вследствие неполного извлечения Cd в результате разложения диметилформамида и диметил- сульфокеида при кипячении. Токсичность используемых органических растворителей диметилформамида и диметилсульфоксида возрастает при их нагревании.

Наиболее близким к предлагаемому является способ анализа полупроводникового селенида кадмия на содержание основного компонента кадмия, заключающийся в растворении полупроводникового образца и полярографическом определении Cd (II) на капельном ртутном электроде на фоне НС, KCI, KI.

Ё

Недостатками известного способа являются использование ртутного электрода, что противоречит современным требованиям экологии, ограниченность метода, так как он применим только для определения основного компонента кадмия, входящего в состав селенида кадмия, путем растворения пробы. Кроме того, метод не пригоден для определения элементного кадмия на фоне селенида кадмия.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения кадмия на фоне селенида кадмия и улучшение экономичности способа.

На чертеже представлена вольтампер- ная зависимость (E) для образца, содержащего смесь Cd и CdSe.

Установлено, что на У ПЭ и CdSe на фоне 1 Н40Н+(МЖ)23См электрохимически активны и дают электрохимические сигналы в виде максимального тока: Cd при потенциале :0,95 В (катод); a CdSe при потенциале+1,45 В (анод). Смесь Cd и CdSe дает аналогичные сигналы при тех же потенциалах, причем наблюдается прямолинейная зависимость между величиной максимального тока и содержанием Cd и CdSe в УПЭ, на основании которой проводится количественный анализ компонентов в смеси. Элементный селен в этих условиях электрохимически неактивен и не мешает определению Cd и CdSo в смесях.

В качестве фонового электролита используют смеси 0,1 М растворов NH44(NH/i)2S04. Оптимальная концентрация компонентов составляет 0,1 М, а компоненты берутся в соотношении N Н40 Н :(N Нф5См(0,8-1,2):(0,8-1,2).

Способ определения осуществляют следующим образом: готовят пасту из угольного порошка, порошкообразных Cd, CdSe и Se или их смесей с добавлением связующего компонента - а -бромнафталина. На 0,5 г угля берется 0,4 см а.-бромнафтали- на и разное количество электроактивного вещества: Cd, CdSe или их смеси. Количество последнего для построения градуировоч- ной кривой варьируют от 15 до 100 мг. Полученной пастой забивают отверстие электрода, полируют поверхность на гладкой бумаге и помещают в трехзлектродную ячейку с фоновым- электролитом NH40H-i(NH4}2 S04. подключенную к потен- циостату. Вольтамперограммы снимают с помощью самописца в координатах потенциал - ток: регистрируют ток электрохимической ячейкой при подаче на нее линейно меняющегося поляризующего напряжения

в заданном диапазоне (в зависимости от природы исследуемого вещества),

При развертке потенциала от 0 до -1,6 В при потенциале-0,95 В фиксируется токвосстановления кадмия, величина которого пропорциональна содержанию кадмия в УПЭ. Затем переключают развертку в сторону положительных потенциалов: от -1,6 В до +1,6 В, при этом фиксируется ток окисления

0 селеиида кадмия при потенциале +1,45 В (см, чертежи). Величина тока окисления пропорциональна содержанию CdSe в УПЭ.

На основании полученных градуировоч- ных графиков определяется содержание не5 известных количеств Cd и CdSe в смесях

друг с. другом, а также в присутствии селена.

Пример. Берут порошкообразную

Смесь, состоящую из 25,0 мг Cd, 25,0 мг

CdSe и 25,0 мг Se при соотношении компо0 ментов 1:1:1 и 0,5 г угольного порошка, добавляют в него 0,4 мл а-бромнафталина для получения пасты. Смесь тщательно перемешивают в стеклянном бюксе в течение 5 мин. Полученной пастой набивают отвер5 стие тефлонового стержня с металлическим

контактом. Пасту хорошо утрамбовывают,

поверхность заглаживают гладкой бумагой.

Полученный минеральный угольно-пасто- вый электрод помещают в трехэлектродную

0 ячейку, содержащую смесь 0,1 М растворов NH40H и (МЙ4)2304, взятых в соотношении 0,8:1,2 (по объему). Вольтамперметры снимают на потенциостате П-5848 при развертке потенциала от 0 до -1,6 В и обратно.

Фиксируют значения максимальных токов и по предварительно построенным градуиро- вочным графикам определяют содержание Cd и CdSe в смеси.

Результаты определения: Cd 25,6 мг

0 (Sr-0,30); CdSe 25,3 мг (,025).

Пример 2. Способ ведут по примеру 1. Смесь 50,0 мг Cd + 25 мг CdSe, соотношение Cd:CdSe 2:1. Соотношение компонентовфоновогоэлектролита

5 МНлОН:(МН4). Результаты определения: Cd 49,2 мг (,025): CdSe 24,5 мг (,28).

Сравнительная характеристика предлагаемого и известного способов представле0 на в таблице.

Как видно из таблицы, способ является более универсальным: позволяет одновременно в одной пробе (Cd+CdSe+Se) определить два компонента Cd и CdSe, в то время

5 как известный способ дает возможность определения только одного компонента Cd в присутствии CdSe. Кроме того, способ упрощает определение: исключаются операции растворения образца, кипячения, охлаждения, фильтрования, которые снижают экспрессность известного способа. Длительность анализа одной пробы 1 ч. В способе анализируемая проба без предварительной обработки вводится в угольно-пастовый электрод, длительность анализа 20 мин.

Предлагаемый способ позволяет с достаточной правильностью и воспроизводимостью определить 25 мг двух компонентов - Cd и CdSe - в присутствии селена. Таким образом, предел обнаружения снижается в 8 раз. Способ исключает необходимость использования токсичных растворителей, летучесть которых повышается при нагревании, что отвечает современным требованиям безопасности труда, и предназна- чен для анализа не только двухкомпонентных (Cd+CdSe), но и трех- компонентных систем (Cd+CdSe+ Se), что расширяет границы применимости метода. Формула изобретения 1. Способ определения кадмия в присутствии селенида кадмия, заключающийся

в регистрации вольтамперной зависимости, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения кадмия на фоне селенида кадмия и улучшения экологичности способа, готовят угольно-пастовый электрод на основе определяемой пробы, погружают его в трех- электродную электролитическую ячейку и катодную вольтамперограмму регистг

рируют на фоне смеси NH40H+(NH4)2S04 в интервале потенциалов от 0 до -1.6 В, затем - анодную вольтамперограмму в интервале потенциалов от -1,6 до +1,6 В, причем концентрацию кадмия определяют по высоте

катодного пика в интервале потенциалов от- 0,7 до-1,0 В, а концентрацию селенида кадмия по высоте анодного пика в интервале потенциалов от 1,25 до 1,55 В.

2. Способ по п.1, отличающийся

тем, что, с целью снижения предела определения, соотношение децимолярных раство- ров в смеси составляет (0;8-1,2):(0,8-1.2).

1кАт.,мкА

40

Изобретение может быть использовано в аналитической химии, а именно при аналитическом контроле стехиометрии полупроводниковых селеносодержэщих . материалов. Цель -изобретения - обеспечение возможности определения кадмия на фоне селенида кадмия. Способ осуществляется путем приготовления угольно-пастово- го электрода на основе определяемой пробы и снятия вольтамперограмм кадмия при потенциале - 0,95 В (катод, развертка) и селенида кадмия при потенциале +1.45 В (анод, развертка) на фоне смеси NH/iOH+(NN4)2804. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

20

И

+Е,В

20

«О

1лн.,мкЛ

. /// .

0.4 0.8 12 1.6 -Ј,&