引言

金属锂在现代工业和科学技术中具有非常重要的作用，广泛应用于电池、电子、化工、医药、玻璃、橡胶、 陶瓷、核工业、航空航天、金属冶炼、机械制造等领域[1- 6]. 一些杂质的存在会对锂制品的性能产生很大的影响，因此检测出杂质的含量对科研和生产有积极的意义.目前主要的分析于段是离子色谱法 、原子吸收光谱法 、电感祸合等离子体质谱法和分光光度法.近年来，ICP-AES 法应用于金属锂及锂盐中杂质元素的测定已有报道^{[7, 8, 9, 10]}.本实验采用电感祸合等离子发射光谱法测定了锂制品中的 Cu、Pb、Zn、Ni、Ca、Mg、Mn 和 Cd ，具有操作简便快捷、精密度和准确度高的优点.

1 实验部分 1.1 仪器与试剂

JY HORIBA Ultima 2等离子发射光谱仪.主要参数如下：

分辨率：0.006 nm(160~450 nm，4 320 刻线 /mm 光栅）；RF发生器：固体电路，40.68 MHz，晶体控制；高盐雾化器;冷却气流量12 L/min;载气流量0.4 L/min， 辅助气流0.2 L/min，进样速率2.5 mL/min.

氩气[w(Ar)≥99.99 %].

实验用水为超纯水（18.25MΩ·cm);硝酸(ρ: 1.42 g/ mL，经亚沸蒸馏提纯）；硝酸（1+1)(经亚沸蒸馏提纯）.

铜、锌、锰、镉、镍、铅、钙、镁标准贮存溶液：此溶液1 mL含各被测兀素25.00 μg/mL.

高纯碳酸锂（Cu、Pb、Zn、Ni、Ca、Mg、Mn、Cd 均小于 0.000 1 %).

标准系列溶液配制：分别称取6份高纯碳酸锂 2.661 5 g于200 mL烧杯中，缓慢加入20 mL硝酸 (1+1)，于低温处溶至清亮，冷却.移入6个100 mL 溶量瓶中，并分别移取0.00 mL，0.50 mL，1.00 mL， 2.00 mL，5.00 mL，10.00 mL混合标准贮存溶液于容量瓶中，用水稀释刻度，混匀.各标准含量见表 1.

1.2 分析步骤

(1) 按表 2 称取试样于 200 mL 烧杯中，缓慢加入 10mL 硝酸(1+1)，于低温处溶至清亮，冷却.移人 50 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀.

(2) 空白实验.称取高纯碳酸锂 1.330 8 g 于 200 mL 烧杯中，缓慢加人 10 mL 硝酸(1+1)，于低温处溶至清亮，冷却.移人 50 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀.

(3) 将分析试液 、空白试液与标准系列溶液同时进行氧等离子体光谱测定.

2 结果与讨论 2.1 基体浓度实验

ICP 光谱分析中主要存在的干扰之一为基体效应 ，而基体浓度的影响又是产生基体效应的重要原因 .当基体浓度加大时 ，使雾化率降低 ，分析元素测定的信号强度也随之降低 ^[11]. 实验用无基体标准做工作曲线 ，测定不同基体浓度下各杂质浓度为2 μg/mL 试样 ，通过回收率来考察基体效应 ，结果见 表 3

实验结果表明：锂浓度在2.5~6 mg/mL时基本没有基体效应，而随着基体浓度的增大基体效应就越明显，实验选择了锂浓度为5 mg/mL

2.2 样品分解实验

实验按表 2 称样，考察不同的硝酸 (1+1)用量对样品分解的影响，结果见表 4.

实验结果表明 :选择硝酸 (1+1)用量为 5.0 mL、 7.5 mL 碳酸锂样品及一水合氢氧化锂样品分解不清亮 ，硝酸 (1 +1) 用量为 10.0 mL、15.0 mL 所有样品都分解清亮 ，考虑酸度越大对仪器腐蚀越大 ，选择硝酸(1+1)用量 10.0 mL.

2.3 分析谱线的选择和谱线线性

由于锂基体谱线较为简单 ，干扰少^[12].实验基本选择了各元素的最灵敏线，各线波长见表 5.标准系列溶液线性 R2 均大于 0.999 5，能满足分析要求 .部分元素高中低谱线轮廓图和工作曲线见图 1 和图 2.

2.4 功率的选择

实验考察功率对测定的影响 ，在功率为 900 W、 950 W、1 000 W、1 050 W 和 1 100 W 时对标准和样品进行测定，各谱线的发射强度随着功率的提高而增大，但对分析结果无影响.实验选择功率为 1 000 W.

2.5 积分方式、积分时间的选择

由于被测元素含量较低，实验采用的是最大值积分方式，积分时间 1 S，这样可以提高测定灵敏度.

2.6 检测限

在选定的条件下 ，用含高纯基体的空白样进行11 次平行测定，计算其标准偏差(δ)，按 IUPAC 规定 (LOD=3δ): Mn、Cd、Ni 、Zn 为 0.5 μg/g，Ca、Cu、Mg 为 1 μg/g，Pb 为 2 μg/g.

2.7 回收率

为了考察方法的准确性，实验采用加标测定回收率的方式.在工业级氯化组按表 6 加入各杂质标准溶液，测定其回收率，结果见表 6.

实验结果表明 : 本法的加标回收率在 92 % - 110 %，能满足分析要求.

2.8 方法精密度

由于实际样品各杂质元素含量较低，为了考察方法在测定不同含量时的精密度，试验用高纯碳酸组配置了 2 个模拟样 A 和 B(各杂质含量为 0.001 5 %和 0.01 %)，对氯化组和碳酸组实际样品和模拟样进行了 11 次平行测定，结果见表 7.

实验结果表明 :样品测定共 11 次 ，其 RSD 均小于 5 %，能满足分析要求.

3 结论

通过以上实验数据可以得出结论如下:

(1) 确定本法的最佳条件:选择锂浓度 5 mg mL，硝酸 (1+1) 用量 10 mL，选择波长 (Zn:213.856 nm; Ca:396.847 nm;Cd:228.802 nm;Cu:324.754 nm; Mg:280.270 nm;Mn:259.373 nm;Ni:231.604 nm;Pb:220.353 nm)，选择仪器功率为 1 000 W，采用最大值积分方式、积分时间为 1 s.

(2) 本法加标回收率为 92 %-110 %，相对标准偏差小于 5 %.完全能满足分析要求.

(3) 采用电感耦合等离子发射光谱法测定锂制品中的 Cu、Pb、Zn、Ni、Ca、Mg、Mn、Cd，方法准确可靠 ，操作简单 ，精密度和准确度都能满足分析要求.本法具有实验室检测可操作性. 测定范围 Mn、Cd、Ni 、Zn 为 0.000 05 %-0.008 0 %，Ca、Cu、Mg 为 0.000 1 %-0.008 0 %，Pb 为 0.000 2 %-0.008 0 %.