Способ количественного определения микропримесей металлов в органохлор-, органоалкоксисиланах и хлоридах кремния Советский патент 1979 года по МПК G01N1/00 G01N21/56 

торых возможно проводить без нагревания путем выдувания их током газа.

Целью изобретения является упрощение способа и сокращение времени троведения анализа.

Это достигается предлагаемым способом количественного определения микропримесей металлов в органохлори органоалкоксисиланах и хлоридах .кремния, заключающимся в концентрировании микропримесей в среде газообразного азота путем нанесения анализируемого вещества на угольный электрод, предварительно обработанный полиметилфенилсилоксановым лаком и нагретый до температуры 30-ISO C с последующим определением микропримесей методом эмиссионной спектроскопии.

Отличительным признаком способа является проведение концентрирования микропримесей путем нанесения анализируемого вещества на угольный электрод, предварительно обработанный полиметилфенилсилоксановым лаком и нагретый до температуры SO-ISO C.

Для предотвращения глубокого проникновения примесей в электрод перед нагреванием обрабатывают его раствором полиметилфенилсилоксанового лака оптимальная концентрация которого составляет 1%.

В табл. 1 приведено влияние пропитки электродов полиметилфенилсилоксановым лаком на воспроизводимость результатов анализа, пределы обнаружения и концентрационную чувствительность метода (п 9).

Предлагаемый способ прост в выполнении и заключается в следующем. Графитовые электроды (форма - рюмочка) заполняют толуольным раствором полиметилфенилсилоксанового лака, не содержащего определяемых элементо после чего растворитель удаляют под ИК-лампой. Подготовленные электроды на подставке, анализируемые образцы, пипетку и пинцет помещают в камеру из органического стекла, в которой находится нагревательный элемент. Поводку тока к последнему осуществляют через панель на задней стенке камеры, температуру регулируют через латр. Камеру закрывают и продувают сухим азотом, затем электрод помещаю в нагревательный элемент, устанавливают нужную температуру и вносят постепенно анализируемое вещество в нагретый электрод.

Время дистилляции разнообразных органохлор- и органоалкоксисилачов зависит от количества анализируемой пробы и температуры ее кипения и составляет 2-4 -мин для метильных производных; 5-8 мин для этильчых; 10- 15 мин для фенильнглх производных органохлорсиланов и большинства органоалкоксисиланов при анализе 1 мл пробы. Смесь азота с анализируемыми веществами, выходящая из бокса, погло цается щелочным раствором.

Пределы обнаружения, рассчитанные по 26 -критерию, составляют п.. для Мд, Мп, Л1, Си/ Ni, Fe, Cr, Са.

Анализ набора 7 стандартных образцов в выбранных.оптимапьных условиях показал, что г{5адуировочные кривые, построенные в координатах д S прямолинейны для всех определяемых элементов в следующих интервалах концентраций: 210 - для Си и Мд; 5-10 - 310 г/зл для А1; 1-10 - 110г/эл для Мп; 2-10 - 5 для Fe и 5 для Ni, Cr и Са. (г/эл - концентрация элемента в граммах на электрод,).Расчет проводят методом наименьших квадрато

Процентное содержание металлических примесей в анализируег-мх объекта рассчитывают по формуле

С1 о rn-iOO

iC7 / о ,

v-d

где m - количество элемента, найденное по градуировочному графику, г/эл;

d - удельный вес анализируемого продукта, г/мл;

V - объем анализируемой пробы.

В табл. 2 приведены результаты анализа SiCI предлагаемым и известны способами определения. В большинстве случаев результаты анализа хорошо согласуются с учетом ошибок методов, в то время как продолжительность проведения анализа снижается в 4-5 раз при использовании предлагаемого способа.

Таким образом, основными преимуществами предлагаемого способа являются снижение продолжительности анализа в 3-5 раз по сравнению с известными методами контроля чистоты органохлор-и органоалкоксисиланов, а также галогенидов кремния; простота и экспрессность способа.

Пример 1. Графитовые электроды, имеющие форму рюмочки диаметром 5 и глубиной 4 мм ставят на графитовую подставку и заполняют 1%-ным толуольным раствором полиметилфенилсилоксанового лака, после чего растворитель испаряют под ИК-лампой. Подготовленные электроды (на подставках из органнчеЬкого стекла), анализируеввле образцы, пипетку, пинцет, растворитель толуол для мытья пипетки помещают в камеру из органического стекла, закрывают ее и продувают током сухого азота 10-15 мин. Затем вставляют электрод в нагревательный элемент, нагревакнций кратер графитового электрода до ISOc и постепенно вносят 5 мл метилфенилдихлорсилана. Процесс испарения заканчивают за 40 мин. 5 Далее подготовленные эл-гктроды с кон центратом примесей сжигают в дуге переменного тока при 10 а в течение 50 сек. В качестве стандартныхобраз цов используют солянокислые водные растворы хлоридов определяемых элементов , Спектры фотографируют при по мощи кварцевого спектрографа средней дисперсии ИСП-28 (или ИСП-30) на спектральные пластинки тип П чувстви тельностью 15 единиц ГОСТа, которые затем проявляют и фиксируют. Лотометрируют наиболее чувствительные аналитические линии определяемых эле ментов на микрофотометре МФ-2. По результатам Фотометрирования наиболе чувствительных линий определяемых элементов, например, Си 324,75 им; А1 ,309,27 нм; Мд 279,55 им; Fe 259,94 нм рассчитывают средние арифметические значения из грех пара лельных определений. Содержание примесей в анализируемом объеме пробы 5 мл определяют по калибровочным кри вым, представленным на Фиг. 1 и 2. В табл. 3 приведены полученные экспе риментальные и расчетные, данные для определения примесей Fe, Mg, Al и Си в метилфенилдихлорсилане. Процентное содержание искомых примесей рассчитывают по формуле, указанной выше с учетом удельного веса метилфе нилдихлорсилана ,187б г/мл и объе ма анализируемой пробы ,0 мл. Например, Fe, % l. S.210 ; .-б,-5-.вТб ... о, 1,2-10° 100 , , ,,,-5 .1,1876 б -it;i°e r«.-Результаты анализа йикропримесейв метилфенилдихлорсилане представлены в табл. 3 и 4. Пример 2. Определениепримесей в метилфенилдихлорсилане проводят аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что испаряют 1 мл пробы. Процесс испарения заканчивают за 10-12 мин. Пример 3. Определение примесей в диэтилдихлорсилане аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что устанавливают температуру в кратере графитового эх ектрода lOCfb и испар эние 1 мл пробы проводят в течение 6-7 мин. Пример 4. Определение примесей в тетраэтоксисилане проводят аналогично примерам 1,3. Процесс испарения 1 мл пробы заканчивают за 12 мин. Пример 5. Определение примесей В четыреххлористом кремнии проводят аналогично примеру 1. Отличия заключаются в том, что устанавливают нагрев электрода до 50°С и испарение 5 мл пробы заканчивают за 15 мин. Результаты анализа некоторых из проанализированных органохлор- и органоалкоксисиланов, а также хлоридов кремния при использовании предагаемого способа представлены в табл. 4.

i - электроды без пропитки;

Л - электроды/ пропитанные 1%-ным толуольным раствором полиметилфенил силоксановохчз лака. Пределы обнаружения рассчитывали,по 26-критерию.

Таблица 1 - предлагаемый; II - прототип; и/о - элемент находится в пробе в

I Ло

Л.Ф

л.Ф

0,90

0,95 0,94

0,97

1,42

1,48 1,46

1,47

1 ,60

1,69 1,64

1,63

1,41

1,44 1,-45

,50

Л$ - среднее арифметическое значение аналитического ™ сигнала по трем параллельным определениям.

1 а б л и ц а 2

Т а б л и ц- а 3

Найдено в пробе метилфенил дихлорсилана

(т)

%

5,2-10 2,0 .10 4 , О 10 1,4-10 количестве, меньшем предела обнаружения. 11 65842 Лормула изобретения Способ определения микролримесей металлов в органохлор-, органоалкоксисиланах .и хлоридах кремния, с пользованием угольного электрода , включающий концентрирование примесей в среде газообразного азота с после-5 дующим определением микропримесей методом эмиссионной спектроскопии, отличающийся тем, что, с целью упрощения анализа, сокршчения времени его проведения, концентриро-10 вание микропримесей проводят путем нанесения анализируемого вещества на угольный электрод, предварительно 12 обработанный полиметилфенилсилоксановым лаком и нагретый до температуры 30-150°С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бондаревская Е.А.,Кропотова Е.Д., Градекова Н.А, Определение микропрймеси алюминия в хлорсиланах. Заводская лаборатория, 1971, 37, W 5, с. 539-540. 2«Василевская Л.С.«Кондрашина А.И. Шифрина Г.Г. Химикоспектральный метод определения бора в кремнии и его соединениях, Заводская лаборатория, 1962, 28, б, с. 674.