火焰原子吸收光谱法测定工业硅中的铜

施宏娟 安中庆

(昆明冶金研究院, 昆明 650031)

火焰原子吸收光谱法测定工业硅中的铜

施宏娟 安中庆

(昆明冶金研究院, 昆明 650031)

采用氢氟酸-硝酸分解试样，用高氯酸蒸发至冒烟除去硅；在硝酸介质(5%)中，采用火焰原子吸收光谱法于324.8 nm波长处测定工业硅中铜含量。方法能有效地消除硅的干扰，测量结果相对标准偏差在5%以内，加标回收率在99.0%～102%。方法具有操作简便、快速、容易掌握、成本低的优点。

工业硅；原子吸收光谱法；铜

0 前言

工业硅是现代工业中的重要原材料，可以用来制造光伏多晶硅、高纯半导体材料、特种金属合金、有机硅等；在冶金、电子、医药等领域具有不可替代的重要应用。对用于生产多晶硅的工业硅中铜、镁、铅、锌等元素有较高的要求。为了适应市场的发展变化以及应对可能出现的国外贸易壁垒，必须在工业硅中增加微量元素的控制。

火焰原子吸收光谱法是测定铜量较为经典、成熟的分析方法之一；至今，有许多产品中低含量铜的测定都采用火焰原子吸收光谱法[1-3]，并且制定为国家标准分析方法[4-7]，这些分析方法为火焰原子吸收光谱法测定工业硅中铜含量奠定了基础。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

原子吸收分光光度计(日本日立Z-2300型)，铜空心阴极灯，电子分析天平(AB104-S)。

铜标准储备溶液(1 mg/mL)：将1.000 0 g高纯金属铜(ωCu≥99.995%)溶解于少量硝酸中，水浴蒸干后，加盐酸和水溶解，再用水准确稀释至1 L，摇匀。

铜标准溶液系列由铜标准储备溶液逐级稀释而成；各种干扰离子溶液均按常规方法配制。硝酸、高氯酸、氢氟酸均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。

1.2 仪器工作条件

原子吸收光谱仪的分析波长：324.8 nm；灯电流：3.0 mA；燃烧器高度：8.0 mm；光谱带宽：0.2 nm；空气流量：6 500 mL/min；燃气流量：1 300 mL/min；燃烧器位置：5.0 mm。

1.3 实验方法

1.3.1 样品溶解方法

称取适量的工业硅试料置于250 ml聚四氟乙烯烧杯中，加入10 mL氢氟酸、低温溶解3 min，滴加10 mL硝酸溶液(1+1)，盖上烧杯盖，置于电热板上加热使样品完全溶解后；冲洗烧杯盖及杯壁，加入5 mL高氯酸，继续加热至冒高氯酸烟，蒸至约1 mL；取下，加约15 mL水，5 mL硝酸；加热使盐类溶解，冷至室温；按表1转移入容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。随同试料做空白实验。

表1 试料量、补加硝酸量及试液体积Table 1 Sampling volume, amounts of nitric acid addition and volumes of test solution

1.3.2 工作曲线的制作

分别移取0.00、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00、50.00 mL铜标准溶液(20 μg/mL)于100 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸，用水稀释至刻度，混匀。以铜浓度(c)为横坐标、吸光度(A)为纵坐标绘制工作曲线，见表2。

表2 工作曲线数据Table 2 The working curve data of copper

2 结果与讨论

2.1 硝酸酸度的选择

移取10.00 mL Cu(Ⅱ)标准溶液(20 μg/mL)至100 mL容量瓶，加入一定量硝酸，稀释定容且摇匀。数据列于表3。

表3 硝酸酸度选择Table 3 Selection of nitric acid acidity

实验结果表明，硝酸浓度不影响铜的测定，酸的体积分数为2%～10%即可，实验选择硝酸(5%)作为介质。

2.2 共存离子干扰实验

取各种可能存在的共存离子在铜含量为20 μg/mL的标准溶液中进行一系列的干扰实验，测定结果表明，当硅量≥50 mg时有干扰，可采取补加5 mL氢氟酸、5 mL高氯酸进行二次挥硅,以消除影响。共存离子允许量Mn+(μg/mL)：P3+≤200，Ti2+、La3+≤100，Ce3+≤100，In3+≤50，Sn4+≤100，Mg2+≤200，Ca2+≤50，V5+≤50，ClO4-等离子不干扰测定。

2.3 样品比对实验

称取一定量的工业硅标准物质置于250 mL聚四氟乙烯烧杯中，按实验方法操作制备样品并测定样品含量。测定结果如表4所示。

表4 样品比对实验

Table 4 Comparative experiments of samples/%

工业硅标准物质编号Number铜含量Coppercontent测得铜含量Determinationofcoppercontent2#00086000865#002500256#00028000287#00470047

实验结果表明，方法测定结果与标准物质结果一致，证明本方法准确可行。

2.4 精密度实验

按照试样分析方法测定三个工业硅样品，平行测定11次结果列于表5。结果表明，三个样品的测定相对标准偏差都小于5%，方法的精密度良好。

表5 精密度实验结果Table 5 Results of precision tests(n=11) /%

2.5 加标回收实验

称取工业硅样品0.500 0 g，按照实验方法操作，并分别加入铜标准溶液，其结果列于表6。

表6 加标回收实验Table 6 Recovery tests /%

从表5、表6数据可知，铜的加标回收率在99.0～102%，精密度较好，能满足分析要求。

3 结语

工业硅中铜含量0.001%～0.5%采取火焰原子吸收光谱法测定，非常适用，本文对各种条件进行了实验，选择了最佳条件，建立了火焰原子吸收光谱法测定工业硅中铜的分析方法，从样品的比对实验、准确度、精密度等方面能满足国家标准要求，加标回收率99.0%～102%，相对标准偏差在5%内。该方法具有操作简便、快速、重现性好、容易掌握，适用于实际样品分析且满足工业硅产品铜质量控制的要求，宜于推广应用。

[1] 丁爱梅,张东光.火焰原子吸收光谱法连续测定高纯铋锭中痕量铜、银、锌[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(1):56-58.

[2] 武内次夫,铃木正已.原子吸收分光光度分析[M].王玉珊,张中,俞淑莺,等,译.北京:科学出版社,1975.

[3] 雷红琴,刘绪斌,罗琼,等.微波消解-原子吸收光谱法测定酵母中铁、铜、锰、铅、镉[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(1):1-3.

[4] 全国有色金属标准化技术委员会 GB/T 4103.3—2012 铅及铅合金化学分析方法 火焰原子吸收光谱法 铜量的测定[S].北京:中国标准出版社,2013-10-01.

[5] 全国有色金属标准化技术委员会 GB/T 20975.3—2008 铝及铝合金化学分析方法 第三部分：铜含量的测定[S].北京:中国标准出版社,2008-06-01.

[6] 全国有色金属标准化技术委员会 GB/T 12689.4—2004 锌及锌合金化学分析方法 铜量的测定[S].北京:中国标准出版社,2004-10-01.

[7] 全国有色金属标准化技术委员会 GB/T8152.7—2006 铅精矿化学分析方法 铜量的测定 火焰原子吸收光谱法[S].北京:中国标准出版社,2006-12-01.

Determination of Copper in Industrial Silicon by Flame AtomicAbsorption Spectrometry

SHI Hongjuan, AN Zhongqing

(KunmingMetallurgyResearchInstitute,Kunming,Yunnan650031,China)

In this paper, hydrofluoric acid-nitric acid was used to decompose samples，and perchloric acid was used to remove silicon by being evaporated to smoke. In nitric acid medium (5%), the content of copper in industrial silicon was determined at the wavelength of 324.8 nm by flame atomic absorption spectrometry. This method can effectively eliminate the interference of silicon. The standard recovery rates were in the range of 99.0%-102% and the relative standard deviation was within 5%.The method has the advantages of simplicity, speediness, easiness to learn, and low-cost.

industrial silicon;atomic absorption spectrometry;copper

2016-02-18

2016-03-07

施宏娟，女，工程师，主要从事冶金分析研究。E-mail:569115576@qq.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.03.017

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)03-0071-03