李 冰

(連云港市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江蘇 連云港 222000)

氧化鋁由于具有良好的耐高溫、耐腐蝕和電絕緣性能，被廣泛用作透明陶瓷單晶材料、稀土熒光材料、電子和催化劑載體及其涂層等的原料。但雜質(zhì)元素嚴(yán)重影響其產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，氧化鋁中化學(xué)元素的測(cè)定一直倍受觀注。氧化鋁中化學(xué)元素的測(cè)定通常采用原子吸收光譜法、分光光度計(jì)法、火焰光度計(jì)法、電感耦合等離子光譜法、X射線熒光光譜法和X射線衍射法。近幾年隨著高純氧化鋁的廣泛應(yīng)用，對(duì)氧化鋁的檢驗(yàn)提出了更高的要求，相繼出現(xiàn)了電感耦合等離子質(zhì)譜法和輝光放電質(zhì)譜法等檢驗(yàn)方法，將氧化鋁的檢驗(yàn)開(kāi)拓到新的檢驗(yàn)領(lǐng)域。

1 氧化鋁化學(xué)元素的常用檢測(cè)方法

1.1 原子吸收光譜法(AA)

原子吸收光譜儀是化學(xué)分析領(lǐng)域中一種極其重要的分析儀器。原子吸收光譜法是利用被測(cè)元素的基態(tài)原子特征輻射線的吸收程度進(jìn)行定量分析的方法。既可進(jìn)行某些常量組分測(cè)定，又能進(jìn)行微量測(cè)定，具有檢出限低準(zhǔn)確度高，選擇性好，分析速度快等優(yōu)點(diǎn)。GB/T 6609系列標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定一氧化錳、氧化鋅、氧化鈣、氧化鋰、氧化鎂的含量檢測(cè)均使用火焰原子吸收光譜法。

1.2 分光光度計(jì)法

分光光度計(jì)法是測(cè)定氧化鋁中元素含量的常用方法。分光光度計(jì)使用分光裝置產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光線，光線透過(guò)測(cè)試的樣品后，部分光線被吸收，通過(guò)計(jì)算樣品的吸光值得出樣品的濃度。分光光度計(jì)具有分辨率高，穩(wěn)定性好、可靠性強(qiáng)，分析準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。GB/T 6609系列標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定二氧化硅、三氧化二鐵、二氧化鈦、三氧化二鉻、氧化銅、五氧化二釩、氟、氯、三氧化二硼、五氧化二磷、硫酸根、三氧化二鎵的含量均使用分光光度法測(cè)定。何學(xué)勤[1]等采用偶氮好胂Ⅲ光度法測(cè)定氧化鋁中鋯的含量。

1.3 火焰光度計(jì)法

火焰光度計(jì)是以發(fā)射光譜為基本原理的一種分析儀器。檢測(cè)過(guò)程是由霧化器將試樣噴入火焰，激發(fā)發(fā)光，經(jīng)分光后由檢測(cè)器測(cè)量發(fā)射強(qiáng)度，從而計(jì)算出試樣中待測(cè)元素的含量。GB/T 6609系列標(biāo)準(zhǔn)中氧化鈉、氧化鉀的含量均由火焰光度法測(cè)定。

1.4 電感耦合等離子體光譜法(ICP-AES)

電感耦合等離子體光譜儀以其靈敏度高、簡(jiǎn)便、快速、多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)正在各行業(yè)被廣泛采用。SN/T 2081-2008規(guī)定了電感耦合等離子體光譜法對(duì)鈉、鉀、鈣、硅、鐵、鈦、錳、鋅、銅、釩、鉻、硼等12種元素的檢驗(yàn)，YS/T 630-2007 規(guī)定了電感耦合等離子體光譜法對(duì)硅、鐵、鈉、鉀、銅、鎂、鈣、鉻、釩、鋅、鈦、錳、鎵等12種元素氧化物的檢驗(yàn)。胡漢祥[2]采用高頻熔樣，利用ICP-AES同時(shí)測(cè)定氧化鋁中的十四種雜質(zhì)元素。姜郁等[3]采用微波消解法溶樣，用ICP-AES測(cè)定了氧化鋁中的12種雜質(zhì)元素。

1.5 X射線熒光光譜法(XRF)

X射線熒光光譜法是利用X射線光子激發(fā)待測(cè)物質(zhì)中的原子，使之產(chǎn)生熒光而進(jìn)行物質(zhì)成分分析的方法。具有分辨率高，適應(yīng)性廣、靈敏度高、分析速度快、制樣簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。GB/T 6609.30-2009規(guī)定了鈉、硅、鐵、鈣、鉀、鈦、磷、釩、鋅、鎵等10種元素氧化物的檢驗(yàn)。白雪等[4]使用XRF分析了氧化鋁中氧化鉛和氧化鑭的含量。倫志紅等[5]采用粉末壓片法使用XRF對(duì)氧化鋁中的三氧化二鐵，三氧化二鉻，氧化鎵，氧化鋯，氯化鈉進(jìn)行了檢測(cè)，，證明該方法是一種高效、快速，可用于分析氧化鋁原料中微量元素的定量分析方法。

1.6 X射線衍射法(XRD)

X射線通過(guò)晶體時(shí)將發(fā)生衍射，從而可以檢測(cè)出樣品中晶體的含量。GB/T 6609.32-2009規(guī)定了α-三氧化二鋁含量的測(cè)定.李波[6]使用XRD檢測(cè)α-Al2O3的含量，得到了更準(zhǔn)確和可靠的結(jié)果。

2 氧化鋁化學(xué)元素的最新檢測(cè)方法

高純氧化鋁純度通常大于99.99%，雜質(zhì)總含量極低，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法已經(jīng)很難滿足高純氧化鋁的檢驗(yàn)需要。電感耦合等離子質(zhì)譜儀和輝光放電質(zhì)譜儀以其超低的檢出限成為氧化鋁檢驗(yàn)的新型檢驗(yàn)設(shè)備。

2.1 電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)

電感耦合等離子質(zhì)譜法是通過(guò)霧化器將溶液樣品送入等離子體光源，在高溫下汽化，解離出離子化氣體后，按離子的質(zhì)荷比分離，測(cè)量各種離子譜峰的強(qiáng)度的一種分析方法，幾乎對(duì)所有元素均有較高的檢測(cè)靈敏度，可以對(duì)高純氧化鋁進(jìn)行雜質(zhì)元素的檢測(cè)。

2.2 輝光放電質(zhì)譜法(GD-MS)

輝光放電質(zhì)譜法是利用輝光放電源作為離子源與質(zhì)譜儀器聯(lián)接進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)定的一種分析方法，被認(rèn)為是目前對(duì)固體導(dǎo)電材料直接進(jìn)行痕量及超痕量元素分析的最有效的手段，已廣泛應(yīng)用于高純金屬、合金等材料的分析。配有直流放電源的輝光放電質(zhì)譜儀不能直接檢測(cè)氧化鋁，在檢測(cè)時(shí)需要將樣品與導(dǎo)電材料混合壓制成陰極或引入第二陰極進(jìn)行測(cè)定。胡芳菲等[7]以Cu粉作為導(dǎo)電介質(zhì)，與α-Al2O3粉末混合均勻，壓片，使用直流輝光放電質(zhì)譜法直接檢測(cè)氧化鋁中的雜質(zhì)元素含量，測(cè)定結(jié)果與直流電弧發(fā)射光譜法的測(cè)定結(jié)果基本吻合。最近賽默飛世爾科技在北京演示了氧化鋁的最新檢測(cè)方法，將氧化鋁粉末壓制在鉭片上使用GD-MS直接測(cè)定氧化鋁。

3 氧化鋁化學(xué)元素檢測(cè)的展望

氧化鋁在溶樣過(guò)程中使用的酸會(huì)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此在檢驗(yàn)過(guò)程中對(duì)酸的品質(zhì)有著苛刻的要求，同時(shí)α-氧化鋁在溶樣的過(guò)程中很難溶解，給試樣的前處理造成了很多的困難。輝光放電質(zhì)譜儀可以不需要溶樣直接檢測(cè)固體氧化鋁，為氧化鋁的檢驗(yàn)開(kāi)辟了一條新的途徑。直流輝光放電質(zhì)譜儀需要借助導(dǎo)電材料檢測(cè)氧化鋁，如能開(kāi)發(fā)出配有射頻放電源的輝光放電質(zhì)譜儀也許可以更加方便對(duì)氧化鋁進(jìn)行檢測(cè)。

[1]何學(xué)勤，薛茜，樊一瓊，等.分光光度法測(cè)定氧化鋁中的鋯[J].石化技術(shù)，2011，18(2)：56-59.

[2]胡漢祥.高頻熔樣-ICP-AES法測(cè)定氧化鋁中雜質(zhì)元素的研究[J].輕金屬，2005，(12)：18-20.

[3]姜郁，王通勝，魏志勇，等.微波消解-ICP-AES法測(cè)定氧化鋁中雜質(zhì)元素[J].分析試驗(yàn)室，2006，25(8)：57-61.

[4]白雪，李慧，楊本勇.X射線熒光光譜法測(cè)定氧化鋁中PdO和La2O3的含量[J].中原工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，18(1)：59-62，64.

[5]倫志紅，姜濤，王旭輝.氧化鋁原料中微量元素的XRF分析方法探索[J].分析儀器，2016，(6)：38-42.

[6]李波.α-氧化鋁的X射線定量分析儀[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，2008，44(2)：79-81，110.

[7]胡芳菲，王長(zhǎng)華，李繼東.直流輝光放電質(zhì)譜法測(cè)定氧化鋁中的雜質(zhì)元素[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2014，(4)：335-340.