Способ определения редкоземельных элементов в соединениях галия и иттрия

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<„>990668

Союз Советских

Социалистических

Рес ублик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 06.09. 79 (21) 2823951/23-26

Р М К з

С 01 F 17/00

G 01 N 21/64 с присоединением заявки Мо 3321783/23-26

| (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

ИЗ1УДК 546.65:

s543.426 (088. 8) Опубликовано 230 1В3, Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 23.01 ° 83 (72) Авторы изобретения

Л.Д.Штенке, A.Â.Aíòîíîâ и Б.В.шульгин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СОЕДИНЕНИЯХ

ГАЛЛИЯ И ИТТРИЯ

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к люминесцентным,спрсобам определения редкоземельных элементов (РЗЭ) иэ кристаллофосфора, и может быть использовано для определения в окиси галлия тербия, праэеодима и европия, шихте галлий-иттриевого граната, солях галлия и других соединениях галлия высокой чистоты в интервале содержаний РЗЭ от 2 ° 10 до 1-10 мас. Ъ.

Известен способ люминесцентного определения РЗЭ в совдиненияхалюминия по люминесценции кристаллофосфоров,- включающий прокаливание смеси оксидов алюминия и РЗЭ, возбуждение и регйстрацию люминесценции РЗЭ. Сог ласно этому способу в качестве основных компонентов смеси используют оксиды алюминия и иттрия. При прокаливании смеси образуются гранаты общей формулы МеЗАР От1, где Ме - ().1 g.

Известный способ позволяет проводить определение s соединениях алюми ния лишь одного РЗЭ - гадолиния и не может быть использован для одновременного определения нескольких РЗЭ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ Лю2 минесцентного определения тербия s соединениях галлия- по люминесценции его в галий-иммриевом гранате, содерЖащем,мас. Ъ: Са з-60, У>О>-35, Tb 035 (21 °

Однако этот способ не позволяет проводить одновременное определение в соединениях галлия других РЗЭ, в частности праэеодима и европия, и, кроме того, характеризуется сравнительно высоким пределом обнаружения, что не позволяет испольэовать его для анализа материалов высокой чистоты.

Целью изобретения является повьдаение чувствительности и одновременного определения тербия, праэеодима и европия.

Поставленная цель достигается твм, что согласно способу определения РЗЭ в соединениях галлия и иттрия, включающему смешивание соединений галлия, иттрия и определяемых РЗЭ, прокаливание смеси с последующей регистрацией интенсивности люминесценции, прокаливают смесь при 1350-14000С в течение 30-40 мин и соединения вводят при следующем соотношении компонентов в кристаллофосфоре, мас. Ъ:

990668 няя тербия, праэеодима и европия приведены в табл. 2.

Пример 1. 200 мг окиси галлия и 150мг окиси иттрия помеи ают.в ,Платиновый тигель,добавляют по 0,2мл солянокислотных растворов праэводима, ввропия, тврбия концентрацией

0,1 мкг/мл по окиси, перемешивают и упаривают досуха. Сухой продукт растирают в яшмовой или оргствклянной ступке и переносят в платиновый тигель, прокаливают при 1350 С 30 мин.

После охлаждения кристаллофосфора спектры люминесценции праэеодима, европия, тербия возбуждают излучением искры между вольфрамовыми электродами 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-> мас. Ъ, найдено с применением образцов сравнения праэеодима 1,5 ° 10->, ввропия

0,8 ° 10 тербия 1,1-10 эывается на пределах их обнаружения.

Время прокаливания 30-40 мин является оптимальным для интенсивности люминесценции РЗЭ в образующемся кристаллофосфорв, так как при прока- 50 ливании менее 30 мин не достигается максимальная интенсивность люминесценции, а прокаливание более 40 мин приводит к образованию крупных спекшихся частиц кристаллофосфора, что 55 снижает интенсивность люминесценции

РЗЭ и, следовательно, ухудшает пределы их обнаружения.

Данные по влиянию температуры и продолжительности прокаливания смеси оксидов на чувствительность определеОкись галлия 50-66

Окись иттрия 34-50

Окись тербия 0,00001-0,02

Окись праэеодима 0i00001-0,02

Окись европия 0,00001-0,02

Сущность способа состоит в том, что при использовании смеси оксидов укаэанного состава и прокаливании ее при определенных условиях образуется кристаллофосфор, в котором тербий, празеодим и европий обладают очень 1Ц

Высокой интенсивностью люминесценции, что позволяет определять эти элементы на уровне 1 10 мас. 3 и ниже.

В кристаллофосфорв, полученном по предлагаемому способу, другие РЗЭ, 15 кроме тербия, празеодима и европия, в режиме послесвечения не люминесциP T °

Оптимальное соотношение компонентов кристаллофосфора, мас. 3; окись галлия 50-66; окись иттрия 34-50> окись тербия 0,00001-0,02у окись празеодима 0,00001-0,02> окись европия

0,00001-0,02. Изменение процентного содержания основных компонентов оксида галлия и оксида иттрия от onTимальных приводит к ухудшеяию пределов обнаружения РЗЭ в 2-10 раз. Иэ данных табл. 1 следует, что ри 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 нв позволяет устойчиво зарегистрировать ее на используемом оборудовании.

При тВмпвратурах прокаливания ниже 1350 С интенсивность люминесценции РЗЭ снижается и уменьшается чув- 40 ствитвльность их определения; температуры выае 1400 С приводят к укрупнению частиц кристаллофосфора, что также ведет к снижению интенсивности люминесценции РЗЭ и отрицательно ока-45

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

Введено РЗЭ 1 ° 10 мас. В, найдено с применением образцов праэеодима 1,2.10, европия 1,0 ° 10, тербия 1Р4 10-5

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. Ъ, 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, тербия вводят по О,б мл раствора концентрацией 10 мкг/мл по окиси РЗЭ.

Введено РЗЭ 3 ° 10 мас. Ъ, найдено с применением образцов оравнения празеодима 3,2 10, европия 2,9

10, тербия 3,5 10

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

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным характеризуется болев низким пределом обнаружения тврбия, праэеодима и европия, что позволяет испольэовать его для анализа соединений особой чистоты.

990668

Окись иттрия, маса Ъ

Добавка окиси маа. Ъ

Окись галлия, мас. Ф

Результат праве- евроодима пия ербия

«««««v««««««««««««««««««

1 105 1 .,05

««««««

50

1 ° 10-4

1 1Р-4 l ° 10-4 г.1О-2 г.1О-2

1 1о 3 l 10 3

2 ° 10 2

l l0->

40

1,,1Р-4 1 1Р-ф 1. 10-4 г.lо 2 г 10 2 2.10 2

1О о 1.10 S

1. 1Q-5 бб

1 - 10-+ 1 10-4. 1 «10-4 1 ° 10"2

2. 10

2 102 г:1о- г 1о- г 1о-

60

g ° 1Q 1 ° 204

1. 1Р-4

2.1Q 2 2,102 2.1Q 2

l. 1Q 4 1.10 4

1 ° 10-4

70

1. l0-3 1. 10-3 1. 10-3

2 102

1Q 4

2 . 10-2 2 . 10- 2

1 1Q 4 l.lQ 4

20

1 . 10-3 1 . lp-3 1 . l p- 3

2 10-2.

2. 10-2 2. 10-2.2.10 2 2.102 2 ° 10 2..40

1-101 1 10 1

1.10 1

1фо

1,0

1,0

1 10-6

60 г.10-6

5. 10-Ь

° «««««е««««««««««««««««

1.10 Ь 1 10-.

2 ° 10 2 ° 10

5 -10 5.10

«««««Ф««««««««

Т а б л н ц а l

Наблюдается линейная эависиMocTh интенсивности люминесценции РЗЭ от их содержания и максимальная интенсивность люминесценции

Наблюдается уменьшение интенсивности люминесценции

РЗЭ, снижение чувствительности их определения. Сохраняется линейная зависимость между интенсивностью ломинесцеиции и концентрацией РЗЭ

Наблюдаетая отсутствие линейной зависимости ломинесценцни РЗЭ от концентрации РЗЭ

Наблюдается уменьюение соотношения сигнал-фон, зарегист« рировать люминесценцию РЗЭ на используемом оборудовании невозможно

990668

Таблица 2

«»» °

Время прокалнвания, мин

«»»»«»«»»»»»»»» «Ф

Температура, С

Предел обнаружения РЗЭ, мас. %

1000

Люминесценция РЭЭ не наблюдается

1100

1200

1300

1350

1400

1450

1500

35 т

1350

1350

1350

30 1350

"1350

1350

60

1350

35-50

0,00001-0р02

0,00001-0,02

0,00001-0,02

Формула изобретения

Окись иттрня

4Q Окись тербия

Окись праэеодима

Окись европея

Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе

1. Полуэктов Н.С., Ефрюшина Н.П., Гава С.A. Определение микроколичеств лантаноидов по люминесценции кристаллофосфоров. Киев, Наукова Думка, 1976, с. 10-11.

2. Красноперов В.А., Веэрук Е,Т, Воеводская Т.К. Пюминесценция Ч-ьа граната, актнвированного тербием.—

Известия АН СССР. Неорганические материалы " 1976, т ° 12, N 8, с. 14271429.

Составитель Е.Данилин

Редактор С.Лыжова Техред Ж.Кастелевич Корректор Г.Решетник

Заказ 35/29 Тираж 469 Подписное

Вниипи Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиая П11П Патент, г.ужгород, ул,Проектная,4

Способ определения редкоземельных элементов в соединениях галлия и иттрня, включающий смешивание соединений галлия, иттрия и определяемых редкоземельных элементов, прокаливания смеси с последующей регистрацией интенсивности люминесценции, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и одновре» менного определения тербия, празеодима и европия прокаливают смесь при 1350-1400 С в течение 30-40 мин и соединения вводят при следующем соотношении компонентов в кристаллофосфоре, мас. %:

Окись галлия 50-66

1 ° 10 4

3 ° 10

О, 5 ° 10-5

1 1О-

2 10 5

3 105

5 10

3 10-

1, -1О->

0,5 10

0,8.10 5

2-10 5

3.1О->