Комплексные подходы к характеризации наноалмазов детонационного синтеза и их коллоидных растворов (1105580), страница 15
Текст из файла (страница 15)
При решении второй задачи, необходимо быловыбрать внешние стандартные образцы, которые могли бы быть использованы для анализананоалмазов (предпочтительно традиционные стандарты для ИСП-АЭС), а также выбратьусловия использования внутренних стандартов для ИСП–АЭС наноалмазов.Кроме того, с нашей точки зрения, для анализа наноалмазов (особенно полуфабрикатовна различных стадиях производства) привлекательна рентгенофлуоресцентная спектроскопия(РФС), не требующая перевода пробы в раствор.
В результате, мы полагали важным оценитьпринципиальные возможности анализа наноалмазов при помощи РФС с минимальнойпробоподготовкой.4.1. Материалы и методыОсновная часть результатов получена с помощью атомно-эмиссионной спектроскопии синдуктивно связанной плазмой, который при своем современном состоянии позволяетэкспрессно определять почти 70 элементов на уровне единиц мкг/л в растворе. Припробоподготовке образцов для ИСП–АЭС мы использовали современное оборудование дляпробоподготовки — автоклавы с микроволновым нагревом, автоматические гравиметрическиеанализаторы влажности и ультразвуковую обработку. Для определения ртути использовалиметод непламенной атомной абсорбции с пиролитическим разложением пробы, позволяющийопределять ртуть на уровне единиц нг/г в твердой матрице.
Кроме того, для качественногоподтверждения присутствия в пробах некоторых элементов, а также для оценки перспективиспользования этого метода для анализа наноалмазов мы использовали волнодисперсионнуюрентгенофлуоресцентную спектроскопию.4.1.1. ОборудованиеДля ИСП–АЭС измерений использовали аксиальный спектрометр ICP-AES 720-ES(«Agilent Technologies», США) с одновременным детектированием линий, оборудованный70низкопотоковой кварцевой неразборной горелкой с внутренним диаметром инжектора 2.4 мм(«Glass Expansion», Австралия), двухходовой циклонической распылительной камерой (AgilentTechnologies), концентрическим небулайзером (распылителем) Seaspray (Glass Expansion) исмесительным тройником для on-line ввода внутреннего стандарта (Glass Expansion).
Пробыподавали с помощью автосамплера SPS3 (Agilent Technologies) и перистальтического насоса споливиниловыми трубками (1.06 мм, маркировка белая/белая, на подачу образца; 0.25 мм,маркировкаоранжевая/голубая,длявнутреннегостандартаи1.65 мм,маркировкаголубая/голубая, для дренажа камеры). Некоторые седиментационно-неустойчивые суспензии ирастворы гомогенизировали интенсивным ручным встряхиванием непосредственно передвводом в спектрометр. Для учета различий в физических свойствах распыляемых растворов иповышения правильности анализа использовали внутренний стандарт — раствор ионов La (50мг/л).
Условия проведения ИСП–АЭС измерений приведены в таблице 8. Общее время анализаобразца после однократного ввода составляло 2 мин 35 с, все образцы вводили двукратно(кроме специального эксперимента по определению относительного стандартного отклонения).Общий объем образца, необходимый для анализа, составлял 7 мл. Все данные собирались иобрабатывались при помощи программного обеспечения ICP Expert версии 2.0.5 (AgilentTechnologies).Таблица 8 — Условия проведения ИСП–АЭС измеренийУсловия регистрации линийМощность (кВт)Плазма поток (л/мин)Аксиальный поток (л/мин)Поток распылителя (л/мин)Реплика время чтения (с)Задержка на стабилизацию (с)РепликатыПараметры ввода образцаЗадержка подхода образца (с)Насос (обор/мин)1.3016.51.501.06301032515Излучение атомов регистрировали на линиях, приведенных в таблице9.
Все линииизмеряли одновременно, градуировочные функции строили в режиме MultiCal, используялинейные и квадратичные функции. Определение и коррекцию базовой линии проводилисредствами программного обеспечения.Для определения ртути методом холодного пара в образцах наноалмазов использовалианализатор ртути РА-915+ с пиролитической приставкой РП-91С («Люмэкс», Россия). РА-915+представляетсобоймногофункциональныймобильныйдифференциальныйатомно-абсорбционный спектрометр с Зеемановской коррекцией неселективного поглощения [287-290].Приставка РП-91С предназначена для атомизации твердых образцов путем сжигания в токе71атмосферного воздуха при температуре 800C, что позволяет перевести связанные формы ртутив атомный пар.
Продукты сгорания поступают в газовую кювету, через которую проходитизлучение лампы спектрометра РА-915+, что позволяет определять содержание в них паровртути. Предел определения ртути, заявленный производителем, составляет 0.5 мг/кг (0.5 нг/г)для навески образца 200 мг [291]. Полное время анализа — 3 мин на одно определение, включаявзвешивание образца, его загрузку, сжигание, выгрузку и охлаждение специальной кварцевойлодочки. Типичное время горения образца — 15–40 с.Длярентгенофлуоресцентныхизмеренийиспользоваливолновойрентгенофлуоресцентный спектрометр ARL ADVANT’X Intellipower 4200 XRF Uniquantometr(«ARL Thermo Fischer Scientific», Швейцария), оборудованный трубкой с Rh мишенью(максимальная мощность 4.2 кВт, напряжение 60 кВ и сила тока 120 мА), сцинтилляционным ипроточно-пропорциональнымсчетчиками.Приборукомплектован8кристаллами-анализаторами (AX03, AX09, AX16C, AXBeB, Ge111, LiF200, LiF220, PET), коллиматорами0.15, 0.25, 0.60 и 2.6, тремя фильтрами первичного излучения (Be 0.127 мм, Al 0.5 мм, Cu0.25 мм).
Диапазон измеряемых элементов — от Be до U. Прибор позволяет работать ввакуумном (твердые пробы и прессованные таблетки) режиме и в режиме с продувкой гелием(непрессованные порошки или жидкие пробы). Для анализа наноалмазов применяли каквакуумный, так и гелиевый режим.Для прессования таблеток для РФС анализа использовали автоматический пресс смаксимальным давлением 35 тонн SpexSamplePrep X-Press 3635 («SPEX® SamplePrep», США) спресс-формой для таблеток 40 мм и наковальнями из карбида вольфрама («SPEX® SamplePrep»).Для микроволновой обработки использовали микроволновую печь Multiwave 3000 Anton Paar,Австрия) c ротором для 8 тефлоновых сосудов XF 100, позволяющих работать с плавиковойкислотой при температуре до 200°С и давлении до 60 атм.Дляопределениясодержанияводывобразцахиспользовалиинфракрасныйтермогравиметрический анализатор влажности HG63 («Mettler–Toledo AG Laboratory &Weighing Technologies», Швейцария). Для анализа использовали навеску 1 г, температурасушки — 105C (абсолютно сухой образец по терминологии ГОСТ 27593-88 (2005) [266] Дляизмерений использовали встроенные алгоритмы, в частности, критерий остановки процесса«weight loss per unit of time», заключавшийся в автоматическом окончании процесса нагрева ирасчете величины потери массы как только измерение массы (Δg, мг) в единицу времени (Δt, с)станет меньше определенной величины.72Таблица 9 — Эмиссионные линии элементов, использованные для ИСП–АЭС измерений*Элем.AgAlAsAuBBaBeЭмиссионные линии (нм.)328.068, 338.289308.215, 394.401, 396.152188.98, 193.696, 197.198208.207, 211.068, 242.794, 267.594208.956, 249.678, 233.527233.527, 455.403, 493.408234.861, 313.107Элем.NdNiOsPPbPdPrBi222.821, 223.061, 289.799, 306.771PtCaCdCeCoCrCsCuRbReRhRuSSbScSe196.026, 203.985, 206.279Si250.69, 251.432, 251.611SmSnSr359.259, 442.434, 446.734189.925, 326.233346.445, 407.771, 421.552Ta238.706, 263.558, 267.59, 268.517GeHfHgHoInIrKLiLuMgMnMoNa393.366, 396.847, 422.673214.439, 226.502418.659, 446.021, 456.236, 462.816231.16, 237.863, 238.892267.716, 283.563, 313.205, 357.868455.522, 697.327324.754, 327.395340.78, 352.398, 353.171, 387.211,394.468, 400.045326.478, 337.275, 349.91, 369.265,390.631397.197, 412.972, 420.504, 443.558238.204, 239.563, 259.94287.423, 294.363, 417.204335.048, 336.224, 342.246, 358.496,376.84, 379.638219.871, 259.253, 265.117263.872, 277.336, 301.29, 339.979194.164, 253.652339.895, 341.644, 345.6, 379.675230.606, 325.609, 410.176212.681, 224.268, 236.804766.491, 769.897610.365, 670.783261.541, 307.76, 547.668279.553, 279.8, 280.27, 285.213257.61, 293.305, 293.931281.615, 284.824, 289.099, 379.825568.821, 588.995, 589.592Эмиссионные линии (нм.)401.224, 410.945, 430.357230.299, 231.604225.585, 228.228, 233.68, 236.735177.434, 213.618, 214.914, 253.561220.353, 261.417340.458, 342.122, 351.694, 360.955410.072, 422.293, 422.532214.424, 265.945, 273.396, 299.796,306.471420.179, 780.026197.248, 221.427, 227.525, 346.045343.488, 350.252, 352.803, 369.236240.272, 245.657, 267.876, 349.894180.669, 181.972, 182.562217.582, 231.146335.372, 357.253, 361.383, 424.682TbTeThTiTlTmUVWYYbZnZrNb313.078, 316.34, 322.547La332.44, 350.914, 360.044, 367.636214.282, 225.903, 238.579283.73, 318.019, 335.123, 401.913334.188, 334.941, 336.122, 337.28190.794, 351.923313.125, 342.508, 379.576, 384.802367.007, 409.013289.265, 292.401, 311.837207.912, 220.449, 224.876, 248.923360.074, 371.029, 377.433, 437.494289.138, 328.937, 369.419, 398.799206.2, 213.857327.307, 339.198, 343.823, 349.619333.749, 408.671, 492.178, 379.477,379.082DyErEuFeGaGd*Некоторые линии не использовались для количественного анализа из-за наличия спектральных интерференций.Подробнее см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
