专利名称：测定金属硅中磷含量的方法
技术领域：
本发明涉及化学领域中的杂质元素含量测定方法，尤其是金属硅中杂质元素磷含量的分析测试方法。
背景技术：
金属硅广泛运用于通讯、光导纤维、计算机、半导体材料、太阳能电池等行业，质量要求较高。中华人民共和国国家标准GB/T2881-91《工业硅技术条件》、GB/T14849-93《工业硅化学分析法》、检验检疫行业标准SN/T0550.1-96《出口金属硅中铁、铝、钙的测定(分光光度法)》、SN/T0550.2-96《出口金属硅中铁、铝、钙的测定(容量法)》及SN/T1650-2005《金属硅中铁、铝、钙、镁、锰、锌、铜、钛、铬、镍、钒的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》等标准、方法，规定了铁、铝、钙等主要杂质元素的测定方法，但没有磷的检测方法。
磷是金属硅中非金属杂质元素之，检测困难。低磷含量的金属硅，在国际市场上价格较高，具有较强的出口竞争能力。但到目前为止，从金属硅中检测杂质元素磷的方法，尚未见报道。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术的缺陷，提供一种采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定金属硅中磷含量的方法。
本发明所述的测定金属硅中磷含量的方法由以下步骤组成一、选取磷重量百分含量为0.0025～0.25％金属硅样品，置于耐酸容器中；二、按照每克金属硅样品依次加入4～5mL蒸馏水、15～20mL硝酸、4～6mL高氯酸，混匀；三、按照每克金属硅样品缓慢加入1～2mL氢氟酸，待棕色气体减少后再加入10～15mL氢氟酸，轻摇、放置；四、至大部分金属硅溶解、无明显黑色固体颗粒时，移至温度为150～200℃的电热板上加热蒸发，高氯酸冒白烟；五、上述溶液蒸发至近干，剩0.5～1mL；
六、将上述溶液取下冷却，按每克金属硅样品加入12～14mL体积浓度为10％的硝酸，再加入蒸馏水至250mL，混匀；七、绘制校准曲线取重量浓度为0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、10.0μg/mL磷标准溶液，于仪器工作条件下测定，以磷浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，计算机自动绘制校准曲线；八、步骤六所得溶液测定同步骤七，测得磷谱线强度，计算机从校准曲线上自动查得试样溶液中磷含量，计算金属硅样品中磷的百分含量。
上述的硝酸、高氯酸、氢氟酸均为优级纯。
本发明所述方法是将金属硅样品经氢氟酸、硝酸溶解，高氯酸冒烟、蒸发处理，主成分硅被分解、排出，剩余元素间相互影响较小，没有基体干扰。试样溶液中磷进入雾化器，形成气溶胶，被氩气载入高温高频等离子体，发生电离，产生特征谱线，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测出谱线强度，其强度与磷含量成正比，采用校准曲线法进行定量测定，计算机自动计算金属硅中磷的百分含量。步骤五中试样液切忌蒸干或焦糊，否则，产生焦磷酸，导致结果偏低。
结果计算试样中磷的含量按下式计算X=C×VM×10-4]]>式中X——试样中磷的百分含量，单位为％；C——试样溶液中磷的浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；V——试样溶液总体积，单位为毫升(mL)；M——试样质量，单位为克(g)。
计算结果保留二位有效数字。
本发明的主要特点1、使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定金属硅中磷的百分含量。可与其它元素同时测定，适用范围广，可用于金属硅生产企业和检测机构。
2、检出限低，测磷检出限0.0025％；3、检测范围0.0025～0.25％；4、回收率实验加标回收率在88.0～133.2％之间；5、精密实验相对标准偏差＜4.0％，误差较小，结果准确。
图1为磷校准曲线。
图中p为磷标准溶液的重量浓度；I为磷谱线强度。
具体实施例方式
实施例1 使用仪器电感耦合等离子体原子发射光谱仪(简称ICP-AES)，型号LEEMAN Prodigy。
2 使用试剂蒸馏水为二次蒸馏水，化学试剂为优级纯；硝酸(ρ1.42g/mL)；氢氟酸(ρ1.14g/mL)；高氯酸(ρ1.67g/mL)；磷标准储备溶液(100μg/mL)称取0.4394克基准磷酸二氢钾(105℃烘1小时，干燥器冷却至室温)，用2％硝酸定溶于100mL。使用时2％硝酸逐级稀释成重量浓度为0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、10.0μg/mL的磷标准溶液。
3 磷校准曲线绘制使用0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、10.0μg/mL的磷标准溶液，在表1仪器工作条件下测定，计算机自动绘制磷校准曲线，磷校准曲线见图1。
表1 ICP-AES仪器工作条件 4 样品测定成编号为LA2006-59、LA2006-61、PY2006-B磷含量重量百分比为0.0025～0.25％的金属硅试样0.2克(精确到0.0001克)于聚四氟乙烯烧杯中，依次加入2～3mL蒸馏水、5mL硝酸、2mL高氯酸，轻摇，滴加0.5～1mL氢氟酸，待棕色气体减少后再加入3mL氢氟酸，至大部分样品溶解、无明显黑色固体颗粒时，移至约150～200℃电热板上加热，高氯酸冒白烟、蒸发至近干(样液剩0.5～1mL)，切忌蒸干或焦糊。取下冷却，加入4mL硝酸(1+1)，移至50mL容量瓶，蒸馏水洗涤烧杯，洗液并入容量瓶，定容、摇匀(随做空白)。测定，计算样品中磷的百分含量，结果见表2。
表2 样品LA2006-59、LA2006-61、PY2006-B测定结果(％)
实施例技术验证检出限实验空白实验用空白溶液，连续测定磷10次，结果见表3。
表3 磷检出限实验(n＝10，μg/mL)
空白溶液实验证明磷的理论检出限为0.01μg/mL，近似于0.1μg/mL。
测磷检出限验证实验用编号LA2006-59的金属硅样品，在样品处理前定量加入磷标准溶液0.10μg/mL进行回收率实验，见表4。
表4 检出限加标回收实验(n＝9，μg/mL)
检出限浓度磷的加标回收率在88.0～133.2％之间，满足测定需要。
按此浓度计算出磷的检测范围检出限为0.1×50÷0.2＝25mg/kg，即检出限为0.0025％。检测上限10.0×50÷0.2＝2500mg/kg，故检测范围0.0025～0.25％。
加标回收率实验用编号LA2006-59、LA2006-61、YB2006-B三个磷含量不同的金属硅样品，分别定量加入磷标准溶液0.10、0.20、0.50、1.00μg/mL进行回收率实验，见表5。
表5 金属硅样品加标回收实验(n＝9，μg/mL)
实验证明加标回收率在88.0～133.2％之间，该回收率为检测低限时的回收率，而其它浓度的回收率为88.2～111.2％，优于该点，满足检验需要。
检测精密实验平行测定含磷浓度不同溶液10次，结果进行比较，标准偏差、相对标准偏差(RSD)见表6。
表6 测磷精密度实验(n＝10，μg/mL)
实验结果4组溶液各平行测定10次，相对标准偏差1.56～9.60％，＜10％。
相对标准偏差RSD＝9.60％为检出限的相对标准偏差，常规金属硅样品中磷含量＜0.0025％的较少，测定相对误差＜5％的居多。
权利要求
1.一种测定金属硅中磷含量的方法，其特征在于由以下步骤组成一、选取磷重量百分含量为0.0025～0.25％金属硅样品，置于耐酸容器中；二、按照每克金属硅样品依次加入4～5mL蒸馏水、15～20mL硝酸、4～6mL高氯酸，混匀；三、按照每克金属硅样品缓慢加入1～2mL氢氟酸，待棕色气体减少后再加入10～15mL氢氟酸，轻摇、放置；四、至大部分金属硅溶解、无明显黑色固体颗粒时，移至温度为150～200℃的电热板上加热蒸发，高氯酸冒白烟；五、上述溶液蒸发至近干，剩0.5～1mL；六、将上述溶液取下冷却，按每克金属硅样品加入12～14mL体积浓度为10％的硝酸，再加入蒸馏水至250mL，混匀；七、绘制校准曲线取重量浓度为0.0、0.1、0.2、0.5、1.0、10.0μg/mL磷标准溶液，于仪器工作条件下测定，以磷浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，计算机自动绘制校准曲线；八、步骤六所得溶液测定同步骤七，测得磷谱线强度，计算机从校准曲线上自动查得试样溶液中磷含量，计算金属硅样品中磷的百分含量。
2.如权利要求1所述的测定金属硅中磷含量的方法，其特征在于所述的硝酸、高氯酸和氢氟酸为优级纯。
全文摘要
本发明涉及化学领域中的杂质元素含量测定方法。本发明所述方法由以下步骤组成1.选取磷重量百分含量为0.0025～0.25％金属硅样品，置于耐酸容器中；2.按照每克金属硅样品依次加入4～5mL蒸馏水、15～20mL硝酸、4～6mL高氯酸，混匀；3.按照每克金属硅样品缓慢加入1～2mL氢氟酸，再加入10～15mL氢氟酸；4.至大部分金属硅溶解时，移至温度为150～200℃的电热板上加热蒸发；5.上述溶液剩0.5～1mL；6.将上述溶液取下冷却，按每克金属硅样品加入12～14mL体积浓度为10％的硝酸，再加入蒸馏水至250mL，混匀；7.绘制校准曲线；8.步骤六所得溶液测定同步骤七，测得磷谱线强度，计算机从校准曲线上自动查得试样溶液中磷含量，计算金属硅样品中磷的百分含量。
文档编号G01N1/28GK1959382SQ20061004877
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月1日 优先权日2006年11月1日
发明者梁文君, 雷心恒, 马智云, 保亚红, 王齐光, 朱红玉, 范云, 朱奎 申请人:云南出入境检验检疫局检验检疫技术中心