Способ определения редкоземельных элементов в соединениях галлия и иттрия

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СОЕДИНЕНИЯХ ГАЛЛИЯ И ИТТРИЯ, включающий смешивание соединений галлия, иттрия и определяемых редкоземельных элементов, прокаливание смеси с получением окисей смешанных элементов с последующей регистрацией интенсивности люминесценции , отличающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности и одновременного определения тербия, празеодима и европия, прокаливают смесь при 1350-1400 С в течение 30-40 мин и соединения смешивают при следующих соотношениях компоненg тов в кристаллофосфоре, мас.%: Окись иттрия 34-50 (Л Окись тербия 0,00001-0,02 Окись празеодима 0,00001-0,02 с Окись европия 0,00001-0,02 Окись галлия Остальное

358 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) OO

З(51 С 01 F 17/00, С 01 N 21/64 ГРЯД / g г,,с, К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2823951/23-26; 3321783/23-26 (22) 06.09.79 (46) 15.09.84. Бюл. В 34 (72) Л.Д.Штенке, А.В.Антонов и Б.В.Шульгин (53) 546.65:543.426(088.8) (56) 1. Полуэктов Н.С., Ефрюшина Н.П., Гава С.А. Определение микроколичеств лантаноидов по люминесценции кристаллофосфоров. Киев, "Наукова Думка", 1976, с. 10-11;

2. Красноперов В.А., Безрук Е.Т., Воеводская Т.К. Люминесценция О.- 4а граната, активированного тербием.

Сер. Неорганические материалы, Известия АН СССР, 1976, Ф 8, с. 12, с. 1427-1429. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕИЕНТОВ В СОЕДИНЕНИЯХ ГАЛЛИЯ И ИТТРИЯ, включающий смешивание соединений галлия, иттрия и определяемых редкоземельных элементов, прокаливание смеси с получением окисей смешанных элементов с последующей регистрацией интенсивности люминесценции, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и одновременного определения тербия, празеодима и европия прокаЭ ливают смесь при 1350-1400 С в течение 30-40 мин и соединения смешивают при следующих соотношениях компонентов в кристаллофосфоре, мас.Ж: е

Окись иттрия 34-50

Окись тербия О, 00001-0,02

Окись празеодима 0,00001-0,02

Окись европия 0,00001-0,02

Окись галлия Остальное И

1113358

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к люминесцентHbIM способам определения редкоземель.г ных элементов (РЗЭ) из кристаллофосфора, и может быть использовано для определения тербия, празеодима и европия в окиси галлия, шихте галлий-иттриевого граната, солях галлия и других соединениях высокой, чистоты в интервале содержаний РЗЭ 2 ° 10 — 10

1 ° 10 5 мас.%, Известен способ люминеcDåíòíîãо определения РЗЭ в соединениях алюминия по люминесценции кристаллофосфоров, включающий прокаливание смеси 1S оксидов алюминия и РЗЭ, возбуждение и регистрацию люминесценции РЗЭ L1$.

Согласно известному способу в качестве основных компонентов смеси используют оксиды алюминия и иттрия. 20

При прокаливании смеси обра уются грайаты общей формулы Ме А1 0, где

Ме- g L1,).

Известный способ позволяет проводить определение в соединениях алю- 25 миния лишь одного РЗЭ вЂ” гадолиния и не может быть использован для одновременного определения нескольких РЗЭ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ люминесцентного определения тербия в сое динениях галлия по люминесценции его в.галлий-иттриевом гранате, содержащем, мас.%: Go>0>60; фО 35;

ТЬ О 5 ГЯ .

Однако этот способ не позволяет проводить одновременнбе определение в соединениях галлия других РЗЭ, в 4О частности празеодима и европия, и, кроме этого, характеризуется сравнительно высоким пределом обнаружения, что не позволяет использовать его для анализа материалов высокой 4> чистоты.

Целью изобретения является повышение чувствительности и одновременного определения тербия, празеодима и европия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения РЗЭ в соединениях галлия и иттрия, включающему смешивание соединений галлия, иттрия и определяемых РЗЭ, про- S5 каливание смеси с получением окисей смешанных элементов с последующей регистрацией интенсивности люминесценции, прокаливают смесь при 13501400 С в течение 30-40 мин и срединения смешивают при следующих соотношениях компонентов в кристаллофосфоре, мас.%:

Окись иттрия 34-50

Окись тербия 0,00001-0,02

Окись празеодима 0,00001-0,02

Окись европия 0,00001 â€,02

Окись галлия Остальное

Сущность способа состоит в том, что при использовании смеси оксидов указанного состава ч прокаливании ее при определенных условиях образуется кристаллофосфор, в котором тербий, празеодим и европий обладают очень высокой интенсивностью люминесценции, что позволяет определить эти элементы на уровне 1-10 мас.% и выше.

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

Оптимальное соотношение компонентов кристаллофосфора, мас.%: окись иттрия 35-50; окись тербия 0,000010,02; окись празеодима 0,00001-0,002; окись европйя 0,00001-0,02; окись галлия — остальное. Изменение процентного содержания основных компонентов: оксида галлия и оксида иттрия от оптимальных приводит к ухудшению пределов обнаружения РЗЭ с 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, что не позволяет устойчиво регистрировать ее на используемом оборудовании.

При температурах прокаливания ниже 1350 С интенсивность люминесценции РЗЭ снижается и уменьшается чувствительность их определения; температуры BbIIIIe 1400 С приводят к укрупнению частиц кристаллофосфора, что также ведет к снижению интенсивности люминесценции РЗЭ и отрицательно сказывается на пределах их обнаружения.

Время прокаливания 30-40 мин является оптимальным для интенсивности люминесценции РЗЭ в образующемся

11133

° Та блица

Добавка окиси, мас.% Результат празеодима европия тербия

Окись

Окись галлия, мас.X иттрия, мас.X

1 ° 10

1 10

1 10 1

2 10-2

1-10 в ! ° 10

2,!0 2

1 ° 10

1 10

49.99997

49.9997

49.94

1 10

Наблюдается линейная зависимость интенсивности люминесценции. Р33. от их содержания и максимальная интенсивность люминесценции

1 10

1 ° 10

2 ° 10

1 ° 10 5

1 10"

2 ° 10 <

2 10

59.99997 40

59.9997 40

59.94 40

65.9999? 34

65. 9997 34

1 ° 10 з ! ° 10

2 ° 10

1. 10

1- 10

3 кристаллофосфоре, так как при прокаливании менее 30 мин не достигается максимальная интенсивность люминесценции, а прокаливании более .40 мин приводит к образованию крупных спекшихся частиц кристаллофосфора, что снижает интенсивность люминесценции

РЗЭ и, следовательно, ухудшает преде. лы их обнаружения.

Данные по влиянию температуры и !О продолжительности прокаливания смеси оксидов на чувствительность определения тербия, праэеодима и европия приведены в табл. 2.

Пример 1. 200 мг окиси галлия и 150 мг окиси иттрия помещают в платиновый тигель, добавляют по 0,2 мл солянокислых растворов празеодима, европия, тербия с концентрацией

0,1 мкг/мл по окиси, перемешивают и упаривают досуха. Сухой продукт растирают в яшмовой или оргстеклянной ступке и переносят в платиновый тигель, прокаливают при 1350 С 30 мин. После 25 охлаждения кристаллофосфора спектры люминесценции празеодима, европия, тербия возбуждают излучением искры между вольфрамовыми электродами и регистрируют монохроматором МДР-2 с фотоумножителем ФЭУ-18 в области длин волн нм: 475-495, 585-600, 370395 соответственно.

Введено РЗЭ 1,0 10 мас.%. .Найдено с применением образцов срав35 кения: празеодима 1,5 10, европия

0,8 10, тербия 11 10

Пример 2. Кристаллофосфор готовят и люминесценцию регистрируют также, как в примере 1i но поокали вают при 1350 Q в течение 40 мин.

Ввепено РЗЭ ° 10 мас.X.

Найдено с применением образов сравнения: празеопима 1,0 10 европия 1,0 10 „ тербия !,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 1 10 мас.X.

Найдено с применением образцов сравнения: празеодима 1 0 t0 европия 0,9 10, тербия 1,5 tO .

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

Введено РЗЭ 3 10 мас.X.

Найдено с применением образцов сравнения: празеодима 3,2 .10 ; европия 2,9 10, тербия 3,5 ° 10 !

Пригодность способа проверена на промышленных образцах. окиси галлия, металлического галлия, хлорида галлия высокой частоты.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным характеризуется более низким пределом обна ружения тербия, праэеодима и европия, что позволяет использовать его для анализа соединений галлия особой чистоты.

1113358

Продолжение табл. 1

»4»»»

Окись ал ия, мас.Ж

Результат

Добавка окиси, мас.7 празеодима европия тербия

65.95 34 2 10 1 10< 2 102

2.10 .1 10

2 ° 10

39.99994 60

Наблюдается уменьшение интенсивности люминесценции РЗЭ, снижение чувствительности их определения.

I -10

1-10

2 ° 10

70

Сохраняется линейная зависимость

1"10 между интенсивностью люминесценции и концентрацией Р33

1-10

2 10

79.94

2 -10

1 ° 10 ""

2-10

I 10

2 ° 10

1 "10

59.94

Наблюдается отсутствие линейной за59.7

40 висимости люминесценции РЗЭ от концентрации РЗЭ

57.0

1,0

1,0

1 ° 10

2-10

5:10

i 0

1 .10

2 10

1° . 10

59.999997 40

59.999994 40

59.999985 40

Наблюдается уменьшение соотношения

"сигнал-фон", зарегистрировать люминесценцию РЗЭ на используемом оборудовании невозможно.

2-10

5 ° 10

5 ° 10

Таблица 2. Температура, С Время прокалив ания, мин

Предел обнаружения РЗЭ мас.%

1000

Люминесценция Р33

Не наблюдается

1100

1 ° 10 "

3 ° 10

1200

1300

0,5 ° 10

1350

39.95

39.94

29.9997

29.997

29.94

79.9997

79.997

2 ° 10

2 10

2 10

1-10 "

1 10

2 ° 10

1 10

1 ° 10

2 ° 10

2 ° 10

2 ° 10

2 10

1 IF4

1 10

2.10 2

1 "10

1 10

2 ° 10

Продолжение табл. 2

1113358

Температура, С

Предел обнаружения Р33, мас.Х

Время прокаливания, мин

1 ° 10

2 -10

3""10

1400

1450

1500

5 "10

1350

3 .10

1 10

30

0,5 -10

О, 8.-10

2 ° 10

3 10з

60

Составитель E. Данилин

Техред М. Гер гель

Корректор С. Шекмар

Редактор М. Товтин

Заказ 7487

Тираж 463

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4