余 航，管洪素，胡馨馳，袁 波▲

(1貴州省檢測技術(shù)研究應用中心，貴州 貴陽 550014；2貴州省分析測試研究院，貴州 貴陽 550014)

0 引言

氧化鋅壓敏電阻器(或非線性電阻)一般是由ZnO粉料按不同配比摻雜Bi、Sb、Co、Mn、Cr等金屬氧化物，通過常規(guī)電子陶瓷制備工藝高溫燒結(jié)而成[1]。壓敏電阻制造工藝中最重要的是ZnO和其他金屬氧化物的均勻混合[2-3]。分析陶瓷體中元素含量也可以從一方面判斷其均勻程度。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法 (inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，簡稱ICP-AES) 分析技術(shù)自20世紀60年代問世以來，便因為其具有的檢出限低、基體效應小、精密度高、靈敏度高、線性范圍寬以及多元素同時分析等諸多優(yōu)點而得以廣泛應用[4]。本文選用ICP-AES同時測定壓敏陶瓷中的鉍、銻、鈷、鎳、錳、鉻方法簡便快捷，可在壓敏陶瓷生產(chǎn)過程中起一定指導作用。

1 實驗部分

1.1 主要儀器設(shè)備

PerkingElmer Avio500系列電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國鉑金埃爾默)。

1.2 主要試劑

鉍、銻、鈷、鎳、錳、鉻標準儲備溶液(1 mg/mL)；酒石酸200 g/L；硫酸(優(yōu)級純)；硝酸(優(yōu)級純)；鹽酸(優(yōu)級純)；氫氟酸(優(yōu)級純)；鋅粒(99.999%)。

1.3 實驗方法

樣品制成粉末狀，過100目篩。稱取0.5 g試樣(精確至0.0002 g)于250 mL燒杯中，用水潤濕后加10 mL濃硫酸，高溫冒煙分解至溶液澄清后取下冷卻。加10 mL水、2 mL酒石酸，定容至100 mL，將試液稀釋10倍于100 mL容量瓶，補加2 mL酒石酸，待測。隨同試樣做空白試驗。

1.4 校準曲線

移取不同體積和濃度的鉍、銻、鈷、鎳、錳、鉻標準溶液，加1 mL濃硫酸、2 mL酒石酸，定容100 mL，搖勻，配置混合標準溶液系列，見表1。用ICP-AES繪制校準曲線。

表1 混合標準溶液系列(單位：μg·mL-1)Tab.1 Concentration of a series of standard mixturesolutions(μg·mL-1)

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器條件的選擇

表2 元素的分析譜線Tab.2 Analytical spectral lines of the elements

表3 儀器測定條件Tab.3 Instrument operational conditions

2.2 分解酸的選擇

鉍、銻、鈷、鎳、錳、鉻幾種元素氧化物在一般情況下可溶于鹽酸和硝酸。經(jīng)試驗，鹽酸、硝酸或者鹽酸硝酸加氫氟酸均不能得到滿意的效果，最后使用硫酸分解完全。

2.3 介質(zhì)和酸度的選擇

酒石酸和硫酸引入，可能對分析結(jié)果產(chǎn)生影響，選擇4#標準點的標準溶液，分別加入0～4 mL酒石酸，0～5 mL硫酸，結(jié)果見圖1、圖2。

圖1 酒石酸對測定結(jié)果的影響Fig.1 Effect of tartaric acid on the determination results

圖2 硫酸對測定結(jié)果的影響Fig.2 Effect ofsulfuric acid on the determination results

圖1可以看出，酒石酸對銻、鉍的穩(wěn)定起較大作用，其他元素則無影響。為保證銻、鉍元素充分溶解，選擇加入2 mL酒石酸(200 g/L)。

圖2可以看出，硫酸對元素測定的影響十分明顯，隨著硫酸量的增加，測定值也有明顯降低，所以樣品測試時必須盡量保證硫酸濃度一致。樣品稀釋后含有1 mL硫酸，所以溶液補加1 mL硫酸。

2.4 基體的影響

氧化鋅壓敏陶瓷中主要元素是Zn元素，選擇4#標準點的標準溶液，依次加入0～125 mg基體鋅。從圖3可以看出基體對測定元素的影響幾乎沒有。選擇同稀釋后樣品保持一致加入50 mg基體鋅。

圖3 鋅對測定結(jié)果的影響Fig.3 Effect of zincon the determination results(mg)

2.5 方法的檢出限和精密度

按實驗方法對同一組氧化鋅壓敏陶瓷進行7次測定，相對標準偏差(RSD，n=7)小于2%，方法重現(xiàn)性好。用補加基體、硫酸、酒石酸的空白試液測定(n=11)，根據(jù)所測元素的3倍標準偏差(SD)及工作曲線斜率(k)，計算得出新方法鉍、銻、鈷、鎳、鉻檢出限均小于0.009 μg/mL，錳檢出限小于0.0005 μg/mL，見表4。

表4 檢出限和精密度Tab.4 Detection limits and precisions of the method

2.6 方法加標回收率

按試驗辦法對氧化鋅壓敏陶瓷樣品進行分析，在該樣品前處理步驟加標，計算得到鉍、銻、鈷、鎳、錳、鉻6元素的前處理加標回收率在99.11%～102.23%，見表5。

表5 回收試驗結(jié)果(單位：μg·mL-1)Tab.5 Results of recovery tests(μg·mL-1)

3 結(jié)論

經(jīng)過試驗可以看出，ICP-AES法測定氧化鋅壓敏陶瓷中的鉍、銻、鈷、鎳、錳、鉻，具有高靈敏度和低檢出限，方法簡便快捷，結(jié)果準確等優(yōu)點，對氧化鋅壓敏陶瓷產(chǎn)品均勻性檢驗有一定指導意義。