Способ определения редкоземельных элементов в соединениях галия и иттрия

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 990668 Союз СоветскиСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 06.09. 79 (21) 2823951/23-26 Р 1 М.К .зС 01 Р 17/00 С 01 Н 21/64 с присоединением заявки Мо 3321783/23-26(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий53) УДК 546.65: 543.426 (088.8) Опубликовано 230 1 ВЗ, Бюллетень М 3 Дата опубликования описания 23.01. 83(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СОЕДИНЕНИЯХ ГАЛЛИЯ И ИТТРИЯ-60, у 0 -35, тьо Зтося повыаевременноеодима и Изобретение относится к аналитической химин, а именно к люминесцентным,спрсобам определения редкоземельных элементов (РЗЭ) иэ кристаллофосфора, и может быть использовано для определения в окиси галлия тербия, праэеодима и европия, шихте галлий-иттриевого граната, солях галлия и других соединениях галлия высокой чистоты у интервале содержаний РЗЭ от 210 до 1.10 мас. Ъ.Известен способ люминесцентного определения РЗЭ в соединенияхалюминия по люминесценции кристаллофосфоров, включающий прокаливание смеси оксидов алюминия и РЗЭ, возбуждение и регйстрацию люминесценции РЗЭ. Сог ласно этому способу .в качестве основных компонентов смеси используют оксиды алюминия и иттрия. При прокаливании смеси образуются гранаты общей формулы МеэАГсОт 1, где Ме -К 13.Известный способ позволяет проводить определение в соединениях алюми ния лищь одного РЗЭ - гадолиния и не может быть использован для одновременного определения нескольких РЗЭ,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ ттю 5 (21Однако этот способ не позволяет проводить одновременное определение в соединениях галлия других РЗЭ, в частности праэеодима и европия, и, кроме того, характеризуется сравнительно высоким пределом обнаружения что не позволяет испольэовать его для анализа материалов высокой чис ты.Целью изобретения являетние чувствительности и одно го определения тербия, праэ европия. Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определения РЗЭ в соединениях галлия и иттрия, включающему смешивание соединений галлия, иттрия и определяемых РЗЭ, прокаливание смеси с последующей регистрацией интенсивности люминесценции, про" каливают смесь при 1350-14000 С в те" чение 30-40 мин и соединения вводят 0при следующем соотноаении компонентов в кристаллофосфоре, мас. Ъ:ння тербия, праэеодима и европия приведены в табл. 2.П р и м е р 1. 200 мг окиси галлия и 150 мг окиси иттрия помеаают.в ,Платиновый тигель,добавляют по 0,2 мл солянокислотных растворов праэводима, ввропия, тврбия концентрацией 0,1 мкг/мл по окиси, перемешивают и упаривают досуха, Сухой продукт растирают в яшмовой или оргствклянной ступке и переносят в платиновый тигель, прокаливают при 1350 С 30 мин. После охлаждения кристаллофосфора спектры люминесценции праэеодима, европия, тербия возбуждают иэлуче" нием искры между вольфрамовыми электродами и регистрируют монохроматором МДРс фотоумножителем ФЭУв области длин волн 475-495, 585-600 и 370-395 нм соответственно.Введено РЗЭ 1,0 10- мас. Ъ, найдено с применением образцов сравнения праэеодима 1,510-, ввропия 0,810 , тербия 1,1 10 эывается на пределах их обнаружения.Время прокаливания 30-40 мин является оптимальным для интенсивности люминесценции РЗЭ в образующемся кристаллофосфорв, так как при прока ливании менее 30 мин не достигаетсямаксимальная интенсивность люминесценции, а прокаливание более 40 мин приводит к образованию крупных спекшихся частиц кристаллофосфора, что 55 снижает интенсивность люминесценции РЗЭ и, следовательно, ухудшает пределы их обнаружения.Данные по влиянию температуры и продолжительности прокаливания смеси оксидов на чувствительность опрвделеОкись галлия 50-66 Окись иттрия 34-50 Окись тербия 0,00001-0,02 Окись праэеодима 0,00001"0,02 Окись европия О, 00001-0, 02Сущность способа состоит в том, что при использовании смеси оксидов укаэанного состава и прокаливании ее при определенных условиях образуется кристаллофосфор, в котором тербий, празеодим и европий обладают очень 10 Ьысокой интенсивностью люминесценции, что позволяет определять эти элементы на уровне 1 10мас. 3 и ниже.В кристаллофосфорв, полученном по предлагаемому способу, другие РЗЭ, 15 кроме тербия, празеодима и европия, в режиме послесвечения не люминесцируют еОптимальное соотношение компонентов кристаллофосфора, мас. 3; окись 20 галлия 50-66; окись иттрия 34-501 окись тербия 0,00001-0,02 у окись празеодима 0,00001-0,02 у окись европия 0,00001-0,02. Изменениепроцентного содержания основных компонентов оксида галлия и оксида иттрия от оптимальных приводит к ухудшению преде" лов обнаружения РЗЭ в 2-10 раз. Иэ данных табл. 1 следует, что при содержании РЗЭ выев указанных пределов наблюдается концентрационное гашение и нарушается линейная зависимость между интенсивностью люминесценции и концентрацией РЗЭ, при содержании РЗЭ менее указанных пределов интенсивность люминесценции снижается, что нв позволяет устойчиво зарегистрировать ее на используемом оборудовании.При тВмпвратурах прокаливания ниже 1350 С интенсивность люминесценции РЗЭ снижается и уменьшается чув ствитальность их определения; температуры вьюе 1400 С приводят к укрупнению частиц кристаллофосфора, что также ведет к снижению интенсивности люминесценции РЗЭ и отрицательно ска"45 П р и м е р 2. Кристаллофосфорготовят и люминесценцию регистрируют так же,как в примере 1, но прокаливают при 1350 С в течение 40 мин.Введено РЗЭ 110мас. В, найдено с применением образцов праэеодима 1,2 10 , европия 1,0 10 , тербия 1,4 10.П р и м е р 3. Кристаллофосфорготовят и люминесценцию регистрируют,как в примере 1, но смешивают 200 мгокиси галлия и 200 мг окиси иттрия.Введено РЗЭ 110мас. 3, найдено с применением образцов сравненияпразеодима 1,0 10 , европия 0,9 10тербия 1,5 10- .П р и м е р 4. Кристаллофосфорготовят и люминесценцию регистрируют,как в примере 1, но добавки празеодима, европия, тербия вводят по О,б млраствора концентрацией 10 мкг/мл поокиси РЗЭ,Введено РЗЭ 310мас. 3, найдено с применением образцов оравненияпразеодима 3,210 3, европия 2,910-, тербия 3,510Пригодность способа проверена методом введено-. найдено на проьишленных образцах окиси галлия, металлического галлия, хлорида галлия высокой чистоты.Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным характеризуется болев низким пределом обнаружения тврбия, праэеодима и европия, что позволяет испольэовать егодля анализа соединений особой чистоты.990668 Окисьиттрия,мас. Ъ окиси мас. Ъа Добавкааааааа Окисьгаллия,мас. Ф Результат праве-евро"одима пия ербия ааааа ееааааа ааааа ееааааа 1. 10-3 1 10- 1 .10 -б 1,10-4 110-4 110 ф 50 50 г.10-2 г.10-т 110-3 110-3 2 1 ОД 1. 1060 40 1,.10-4 1. 10-4 1. 10-4 г 1 о 2 2 1 ог 1 о1 101.10-5 1, 10-5 бб 10-4 1. 10 4. 1 10-4 110"ф 2 10 2.10-2 г:10- г 10- г 1040 60 1 10 1 фго 4 1, 10-4 г 10-2 г 10- г 101, 10-4 1.10-4 110 4 30 70 1.10-3 1 10-3 1,10-3 2 10110 210 2101 ф 10 4 1 10 4 80 20 1.10-3 1.10-3 1,10- 3гф 10 . 2102 10.40 60 1-10 1 10" 1. 10-1 1 уо 1,0 1,0 1 1 О ф 40 60 г 10-Ь 5. 10-Ь ееееааааааааеае 1 10 Ь 1 10 Ь 2 10-Ь г 10- 5.10 5 10" аааааФааааа Т а б л н ц а 1 Наблюдается линейная зависимость интенсивности люминесценции РЗЭ от их содержанияи максимальная интенсивностьлюминесценции Наблюдается уменьшение интенсивности люминесценцииРЗЭ, сниаение чувствительености их определения. Сохраняется линейная зависимость между интенсивностьюломинесцеиции и концентрацией РЗЭ Наблюдается отсутствие линейной зависимости ломинесценцни РЗЭ от концентрации РЗЭ Наблюдается уменьюение соотноюения фсигнал-Фонфф, зарегист рировать люминесценцию РЗЭ на используемом оборудовании не- возможно990668 Таблица 2т юии тт и тте ттте тю ттююютттввтвтеюаю июаюеВремя прокалнвания, минтт вваив иивт и ю ю те еюиваеюввававтаю а Температура, С Предел обнаружения РЗЭ, мас. Ф 1000 Люминесценция РЭЭне наблюдается 35 1100 1200 35 1300 1350 35 1400 35 1450 35 1500 35 т 1350 10 1350 20 1350 301350 35"1350 40 1350 50 60 1350 35-500,000010,020,000010,020,00001-0,02 Формула изобретения Окись иттрня40 Окись тербияОкись праэеодимаОкись европия Источники информации,45 принятые во внимание при экспертизе1. Полуэктов Н,С., Ефрюшина Н.П.,Гава С.А, Определение микроколичествлавтаноидов по люминесценции кристаллофосфоров. Киев, Наукова Думка,1976, с. 10-11.2. Красноперов В.А., Беэрук Е,Т,Воеводская Т.К, люминесценция Ч-баграната, актнвированного тербием. -Известия АН СССР. Неорганические материалы " 1976, т12, 9 8, с. 14271429. Составитель ЕаДанилин Редактор С.Лыжова Техред Ж,Кастелевич Корректор Г.РешетникЗаказ 35/29 Тираж 469 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж"35, Раушская наб д.4/5 Филиая ППП Патентф, г.ужгород, ул,Проектная,4 Способ определения редкоземельных элементов в соединениях галлия и иттрня, включающий смешивание соединений галлия, иттрия и определяемых редкоземельных элементов, прокаливавия смеси с последующей регистрацией интенсивности люминесценции, о т л и" ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и одновре менного определения тербия, празеодима и европия прокаливают смесь при 1350-1400 С в течение 30"40 мин и соединения вводят при следующем соотношении компонентов в кристалло" фосфоре, мас, %:Окись галлия 5066 110 43100,5 101 10-2103 105 5 10 3 10 110 0,510 0,8 10-5 2 .10-5 3 10