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参考文献

摘要：
1 实验▲
1.1 仪
1.2 试
1.3 分析步骤
2 结果与讨论▲
2.1 波长选择
2.2 标准曲线
2.3 回收率
2.4 样品测试
3 结论▲
图表▲

图1 Pr3+, Nd3+和Sm3+的吸收光谱

图2 Nd的吸光度 (A) -浓度 (c) 标准曲线 (波长: 740 nm, 1 cm比色皿)

表1 模拟样品的组成及回收率

稀有金属2008年第4期

分光光度法测定混合稀土中的钕

贾江涛廖春生严纯华

北京大学稀土材料化学及应用国家重点实验室

摘要：

采用分光光度法, 以740 nm为测定波长测定混合稀土样品中的钕含量。在此波长下, 吸光度-浓度工作曲线的线性相关系数大于0.9999。对已知组成的6个轻稀土混合物样品的测量结果表明, 回收率介于98.97%¹01.9%之间, 检测下限为2.0 mg Nd2O3/ml。本方法可准确测定镨钕混合物、混合轻稀土等产品或中控样品中的钕含量, 具有测量结果可靠、速度快、仪器常规和实验条件简便易行等特点, 适用含钕样品的快速测定。

关键词：

分光光度法;钕;稀土;

中图分类号： O614.335

作者简介：严纯华 (E-mail: yan@pku.edu.cn) ;

收稿日期：2007-10-25

基金：科技部支撑计划 (2006BAC02A06) 资助项目;

Determination of Neodymium in Rare Earth Mixture by Spectrophotometry

Abstract：

An optimal wavelength of 740 nm was selected to determine neodymium content in rare earth mixture by spectrophotometry.The linear relative coefficient of the working curve of absorbance vs.concentration was more than 0.9999.Six mixed light rare earth samples with known composition were taken to test the method and the test result showed the recovery rates was in the range from 98.97% to 101.9%.The lower limit of the Nd3+ which could be detected was 2.0 mg Nd2O3/ml.Finally, the neodymium content in a didymium oxide sample was also determined by this method.The results proved that this method was facile and practical for measurement of the content of neodymium.

Keyword：

spectrophotometry;neodymium;rare earth;

Received： 2007-10-25

稀土元素的电子结构相近、化学性质十分相似 ^[1] , 稀土分析是无机分析中的难题之一, 尤其是对混合体系中单一稀土元素的分析, 更为大家所关注。随着仪器分析方法的飞速发展, 应用等离子体电感耦合原子发射光谱 (ICP-AES) 、 X光荧光光谱 (XRF) 、原子吸收光谱 (AAS) 等仪器分析技术定量分析单一稀土元素方面取得了长足的进展 ^[2,3,4,5] 。然而, 采用上述技术进行单一稀土元素的定量分析, 固然具有灵敏度高、准确性好等优点, 但仪器价格昂贵, 对操作环境、人员及方法等条件要求甚高, 很大程度上限制了它们的普及应用。因此, 作为一种简单可行、设备简单的方法, 分光光度分析法仍被广泛应用于稀土元素的实际测量。

分光光度法是稀土分析中常用的一种分析手段 ^[6,7,8] 。我国科学家在稀土元素的分光光度分析方法方面开展了富有新意的研究工作, 所研制稀土显色剂的灵敏度高、对铈组与钇组稀土显色反应选择性好、对共存非稀土杂质抗干扰能力强, 显色条件超过国外同类显色剂 ^[9,10,11,12] 。基于稀土离子体征吸收性质所建立的分光光度法也是常量单一稀土元素的主要测定方法。随着导数光谱技术和双波长分光光度计的出现, 进一步提高了分光光度法的灵敏度和准确性, 为分光光度法在单一稀土含量分析中的应用奠定了基础 ^[13,14,15] 。

然而, 分光光度法的分析精度受稀土显色剂、仪器条件和杂质干扰等因素的影响很大。我国目前的稀土分离流程大多在氯化物体系中进行, 氯离子的吸收干扰严重影响了分光光度法在工业生产中的应用。本文报道了一种用分光光度法直接测定氯化物体系中钕含量的方法。该方法选择钕的本征吸收波长, 无需外加显色剂, 且所用的可见光分光光度计是一种我国非常普及的分析仪器, 实验条件简便, 对操作无苛刻要求, 可快速准确分析轻稀土样品中的钕含量, 适用于中控分析、在线检测和部分钕系产品分析。

1 实验

1.1 仪

器 722S可见分光光度计 (上海精密科学仪器有限公司) ; 1 cm比色皿; 25.00 ml比色管。

1.2 试

剂用稀土氧化物 (北京镧素创新科技有限公司, 稀土纯度均大于99.9%) 加盐酸 (北京化工厂, 分析纯) 溶解, 分别获得LaCl₃ (100.0 mg La₂O₃/ml) , CeCl₃ (150.0 mg CeO₂/ml) , PrCl₃ (50.0 mg Pr₆O₁₁/ml) , NdCl₃ (100.0 mg Nd₂O₃/ml) 和SmCl₃ (100.0 mg Sm₂O₃/ml) 标准溶液。

1.3 分析步骤

在25.00 ml比色管中加入一定量的待测稀土溶液, 移加5.00 ml的10%稀盐酸, 用蒸馏水稀释到刻度, 摇匀后取一部分倒入1 cm比色皿中, 待测。在25.00 ml比色管中移加5.00 ml的10%稀盐酸, 用蒸馏水稀释到刻度, 摇匀后取一部分倒入1 cm比色皿中, 作为参比。在特定波长下, 测定各样品的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 波长选择

分别对氧化物含量为200.0 mg的PrCl₃, NdCl₃和SmCl₃溶液进行分析。在380~800 nm范围内选取合适的波长对样品逐点测定吸光度, 进行波长扫描。

由图1所示, Nd³⁺分别在520, 580, 740和794 nm处有明显的吸收峰, 其中520 nm吸收峰的吸光系数最小, 580 nm吸收峰受到Pr³⁺的干扰, 而794 nm处的吸收超出可见光范围, 且可能存在其他干扰。显然, Pr³⁺和Sm³⁺的吸收对740 nm的次高吸收峰无明显干扰。分光光度法测定根据样品的吸收光谱, 通常选择最大吸收波长进行测量, 因为该波长下样品的摩尔吸光系数ε最大而测定的灵敏度最高; 若在该波长下存在干扰吸收, 则根据“吸收较大, 干扰较小”的原则选取测量波长 ^[12] 。因此, 本文选择740 nm为测定Nd³⁺吸光度的波长。

2.2 标准曲线

分别移取1.00, 2.00, 3.00, 4.00和5.00 ml NdCl₃标准溶液 (100.0 mg Nd₂O₃/ml) , 按上述方法稀释配置参比溶液, 在740 nm测定其吸光度, 并绘制工作曲线 (图2) 。由此标准曲线得出Nd³⁺的标准工作曲线方程为A=0.00233+0.0358C, 其中C为待测液中的Nd³⁺浓度, 以氧

图1 Pr3+, Nd3+和Sm3+的吸收光谱

Fig.1 Absorption spectra of Pr³⁺, Nd³⁺, and Sm³⁺ ions

化钕含量 (mgNd₂O₃/ml) 表示, 线性回归相关系数R=0.99996, 实测摩尔吸光系数为6.0。

2.3 回收率

用上述已知浓度的标准溶液LaCl₃, CeCl₃, PrCl₃, SmCl₃和NdCl₃按表1混合配制一系列模拟溶液, 采用上述方法测定模拟溶液在740 nm波长下的吸光度, 计算Nd³⁺浓度 (氧化钕含量) , 并由检出值与加入值的比值得出其回收率。

表1所示数据表明, 在本文所确定的优化测量条件下, La³⁺, Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺的存在对Nd³⁺的测定无干扰, 测定氧化钕的回收率在98.97%~101.9%之间。此外, 实验得出检出下限为2.0 mg Nd₂O₃·ml^-1。

2.4 样品测试

准确称取0.2500 g镨钕混合氧化物, 加盐酸溶解后, 于740 nm波长处测定其吸光度, 根据图2所示的工作曲线方程计算得出Nd³⁺的浓度 (以Nd₂O₃质量表示) , 从而得到样品中的氧化钕含量为78.51%。

图2 Nd的吸光度 (A) -浓度 (c) 标准曲线 (波长: 740 nm, 1 cm比色皿)

Fig.2 Standard curve of absorbency of Nd (A) vs concentration (c) under 740 nm with 1 cm cell

表1 模拟样品的组成及回收率

Table 1 Recipe and recovery rate of the simulant sample

Samples	1	2	3	4	5	6
LaCl₃/mg La₂O₃	600.0	300.0	600.0	500.0	0	0
CeCl₃/mg CeO₂	1125	562.5	1050	900.0	0	0
PrCl₃/mg Pr₆O₁₁	125.0	75.0	150.0	160.0	130.0	165.0
SmCl₃/mg Sm₂O₃	130.0	70.0	30.0	100.0	0	0
NdCl₃/mg Nd₂O₃	500.0	250.0	350.0	240.0	400.0	500.0
NdCl₃/mg Nd₂O₃ (detected)	509.6	254.3	354.3	244.5	399.8	494.9
Recovery rate/%	101.9	101.7	101.2	101.9	99.94	98.97