Способ определения редкоземельных элементов в соединениях галия и иттрия Советский патент 1983 года по МПК C01F17/00 G01N21/64 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к лкминесцентным, (прсобам определения редкоземельных элементов (РЗЭ) из кристаллофосфора, ц может быть использовано для определения в окиси галлия тербия, празеодима и европия, шихте галлий-иттриевого граната, солях галлия и других соединениях галлия высокой чистоты в интервале содержаний РЗЭ от 2-Ю до 1-10 мае. %. Известен способ люминесцентного определения РЗЭ в соединенияхгшюминня по люминесценции кристаллофосФоров, включающий прокаливание смеси оксидов алюминия и РЗЭ, возбуждение и регистрацию люминесценции РЗЭ. Сог ласно этому способу в качестве основ ных компонентов смеси используют окcHfOJ алюминия н иттрия. При прокаливании смеси образуются гранаты общей формулы MejAfsQw где Me -tD . Известный способ позволяет проводить определение в соединениях алюми ния лишь одного РЗЭ - гадолиния и не может быть использован для одновременного определения нескольких РЗЭ. Наиболее близким к изобретению по техничоскрй сущности н достигаемому результату является способ ,пюминесцентного определения тербня в соединениях галлия- по люминесценции его в галий-иммриевом гранате,содержащем,мае.%:Са.рз-60,У2Оз-35, 2. Однако этот способ не позволяет проводить одновременное определение в соединениях галлия других РЗЭ, в частности празеодима и европия, и, кроме того, характеризуется сравнительно высоким пределом обнаружения, что не позволяет использовать его для анализа материалов высокой чистоты. ., Целью изобретения является повьлаение чувствительности и одновременного определения тербия, празеодима и европия. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения РЗЭ в соединениях галлия н иттрия, включающему смешивание соединений галлия, иттрия и определяемых РЗЭ, прокаливание смесн с последующей регистрацией интенсивностн люминесценции, прокаливают смесь при 1350-1400°С в течение 30-40 мин и соединения вводят при следующем соотношении компонентов в кристаллофосфоре, мае. %:

50-66

Окись галлия

34-50 Окись иттрия

0,00001-0,02 Окись тербия 0,00001-0,02 Окись празеодима 0,00001-0,02 Окись европия

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 обладаиот очень высокой интенсивностью люминесценции что позволяет определять эти элементы на уровне 1 10 мае, % и ниже.

В кристаллофосфоре, полученном по предлагаемому способу, другие РЗЭ, кроме тербия, празеодима и европия, в режиме послесвечения не люминесцируют.

Оптимальное соотношение компонентов кристаллофосфора, мае. %: окись галлия 50-66; окись иттрия 34-50; окись тербия 0,00001-0,02; окись празеодима 0,00001-0,02; окись европия 0,00001-0,02. Изменение,;процентного содержания основных компонентов - оксида галлия и оксида иттрия от оптимальных приводит к ухудшению пределов обнаружения РЗЭ в 2-10 раз. Из данных табл. 1 следует, что при содержании РЗЭ выше указанных пределов наблюдается концентрационное гашение и нарушается линейная зависимость между интенсивностью люминесценции и концентрацией РЗЭ, при содержании РЗЭ менее указанных пределов интенсивность люминесценции снижается, чт не позволяет устойчиво зарегистрировать ее на используемом оборудовании

При температурах прокс1ливания ниже 1350°С интенсивность люминесценции РЗЭ снижается и уменьшается чувствительность их определения; темпертуры выше 1400°С приводят к укрупнению частиц кристаллофосфора, что также ведет к снижению интенсивности люминесценции РЗЭ и отрицательно бка зывается на пределах их обнаружения.

Время прокаливания 30-40 мин является оптимальным для интенсивности люминесценции РЗЭ в образующемся кристаллофосфоре, так как при прокаливании менее 30 мин не достигается максимальная интенсивность люминесценции, а прокаливание более 40 мин приводит к образовании) крупных спекшихся частиц кристаллофосфора, что снижает интенсивность люминесценции РЗЭ и, следовательно, ухудшает пределы их обнаружения.

Данные по влиянию температуры и продолжительности прокаливания смеси оксидов на чувствительность опраделания тербия, празеодима и европия приведены в табл. 2.

Пример 1. 200 мг окиси галлия и 150мг окиси иттрия помеадгиот.в дпатиновый тигель,добавляют по 0,2мл солянокислотных растворов празеодима, европия, тербия концентрацией 0,1 мкг/мл по окиси, перемешивают и упаривают досуха. Сухой продукт растираиот в яшмовой или оргстеклянной ступке и переносят в платиновый тигель, прокаливают при 1350°С 30 мин. После охлаждения кристаллофосфора спектры люминесценции празеодима, европия, тербия возбуждают излучением искры ме5)оду вольфрамовыми элактродами и регистрируют монохроматором МДР-2 с фотоумножителем ФЭУ-18 в области длин волн 475-495, 585-600 и 370-395 нм соответственно.

Введено РЗЭ 1,0-10-5 мае. %, с применением образцов сравнеHjiH празеодима 1,5-10-, европия 0,8-10-, тербия 1,1-10.

Пример 2. Кристаллофосфор готовят и люминесценцию регистрируют так же,как в примере 1, но прокаливают при 1350с в течение 40 .

Введено РЗЭ 1-10 мае. %, найдено с применением образцов празеодима 1,2-10, европия 1,0-10, 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 мае. %, найдено с применением образцов сравнения празеодима 1,0-10, европия 0,9-10 тербия 1,5-10 .

Пример 4. Кристаллофосфор готовят и люминесценцию регистрируют как в примере 1, но добавки празеодима, европия, тарбия вводят по 0,6 мл раствора концентрацией 10 мкг/мл по окиси РЗЭ.

Введено РЗЭ 3-10 мае. %, найдено с применением образцов сравнения празеодима 3,, европия 2,9 «10, тербия 3,5-10.

Пригодность способа проверена методом введено-найдено на проьышленных образцах окиси галлия, металлического галлия, хлорида галлия высокой чистоты.

Таким обраэом, предлагаемый способ по сравнению с известным характеризуется болаа низким пределом обнаружения тербия, празеодима и европия, что позволяат использовать его для анализа соадинаний особой чистоты.

Таблица

1 -10- IlO 1 lO-

40 2-10- 2-10 2-ir 5ltr 5 -ICT . 5 Ю

Наблюдается уменьшение соотношения сигнаш-фон,зарегистрировать лю(инecцeнцию РЗЭ на используемом оборудовании невозможно

Таблица 2