Определение микропримесей металлов в диоксиде германия особой чистоты методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой

Балакчина Е.С.

Сибирский федеральный университет, ОАО "Германий",

Красноярск, Россия.

Студент VI курса.

Научный руководитель: Лосев В.Н., Копыткова С.А.

Классическим методом анализа диоксида германия особой чистоты (ос.ч) на содержание примесей металлов является атомно-эмиссионный анализ с дуговым возбуждение излучения, основанный на одновременном спектральном определении примесей металлов в графитовом концентрате, полученном при химическом концентрировании примесей путем удаления основного элемента – германия в виде тетрахлорида. Разложение диоксида германия ос.ч проводят в автоклавах непосредственно в графитовых электродах парами соляной кислоты при 200°C в течение двух часов.

Все большее применение находят такие методы анализа, как атомно-эмиссионная спектрометрия (АЭС-ИСП) и масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП), искровая (И-МС) и лазерная масс-спектрометрия (Л-МС).

Для анализа диоксида германия методами И-МС и Л-МС применяют прессованный порошок с минимальным загрязнением образца. При этом использование данных высокочувствительных методов связано с рядом трудностей, в частности с наложением линий молекулярных ионов с линиями определяемых элементов. Пробоподготовка для проведения АЭС-ИСП либо МС-ИСП заключается в растворении образцов в закрытых системах с последующим разведением раствора или отгонкой основы для дальнейшего концентрирования. Автоклавное разложение [1] позволяет растворять небольшие навески диоксида германия для последующего анализа либо концентрирования для повышения чувствительности метода.

Методика разложения образцов в автоклавах включает несколько вариантов: 1. кислотное разложение образцов в автоклавах в течение 1 ч при 160°С и 0.5ч при 180°C с последующим разбавлением полученных растворов без отгонки матрицы; 2. кислотное разложение образцов в автоклавах в течение 1 ч при 160°С и 0.5ч при 180°C и последующая отгонка хлорида германия в открытой системе; 3. кислотное разложение образцов в автоклавах с одновременной отгонкой хлорида германия при выдерживании в автоклавах в течение 0.5 ч при 160°С, 180°С, 200°С, 220°С и 1 ч при 240°С. Во втором и третьем случае полученные растворы разбавляли минимальным количеством деионизованной воды 5 и 1 см³ соответственно [2].

Целью данной работы являлась разработка метода определения примесей металлов в диоксиде германия ос.ч. методом АЭС-ИСП. Анализ проводили на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой iCAP6300 Duo (Thermo Fisher Scientific, США). Концентрацию примесных элементов в диоксиде германия ос.ч. определяли по предварительно построенному градуировочному графику с использованием метода внутреннего стандарта. Разложение образцов диоксида германия ос.ч. проводили в соляной кислоте марки «ос.ч», дополнительно очищенной в системе перегонки кислот BSB-939-IR (Berghof, Германия), в микроволновой системе пробоподготовки MARS 5 (CEM Corporation, США) с применением двухступенчатого нагрева с возрастанием интенсивности микроволнового излучения. Последующее концентрирование примесей проводили путем выпаривания во фторопластовых чашках на нагревательной платформе с контролем температуры в вытяжном шкафу. Полученный концентрат диоксида германия растворяли в смеси дополнительно очищенной соляной кислоты «ос.ч.» и деионизованной воды с добавлением раствора внутреннего стандарта скандия.

Анализ диоксида германия ос.ч методом АЭС-ИСП дает возможность определять порядка 30 элементов с пределом обнаружения до 2,5·10^-8 мас.%. Использование разложения диоксида германия ос.ч. в микроволновой системе позволяет сократить время пробоподготовки и увеличить чувствительность метода определения примесей металлов за счет увеличения навески пробы.

Литература:

[1] Орлова, В.А. Аналитические автоклавы. Автоклавная пробоподготовка в химическом анализе. – М.: ЦИНАО, 2003, 104 с

[2] Карандашев В.А., Безруков Л.Б., Корноухов В.Н., Носенко С.В., Главин Г.Г., Овчинников С.В. Ж. Аналит. Химии. 64, 274-282 (2009)