GBT 40795.2-2021 镧铈金属及其化合物化学分析方法 第2部分：稀土量的测定

镧铈金属及其化合物化学分析方法第2部分：稀土量的测定I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T40795《镧铈金属及其化合物化学分析方法》的第2部分。GB/T40795已经发布了以下部分：——第1部分：铈量的测定硫酸亚铁铵滴定法。——第2部分：稀土量的测定。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国稀土标准化技术委员会(SAC/TC229)提出并归口。本文件起草单位：中国北方稀土(集团)高科技股份有限公司、包头稀土研究院、包头华美稀土高科有限公司、国标(北京)检验认证有限公司、赣州晨光稀土新材料股份有限公司、广东珠江稀土有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司、中国有色桂林矿产地质研究院有限公司、乐山有研稀土新材料有限公司。本文件主要起草人：曹俊杰、李淑萍、都业俭、于亚辉、刘丹娜、薛建萍、刘志宏、田佳、施意华、Ⅱ镧铈金属及其化合物系列产品目前在国内市场上占有较大的份额，国际贸易的需求量也很大，未来市场需求仍有望进一步增长。镧铈金属是生产镍氢电池所用的稀土储氢合金的主要原料，随着新能源汽车行业的发展，以镧铈金属代替金属铈用于稀土储氢合金的生产已经成为一种趋势。同时，镧铈化合物产品是产量最大的稀土产品，主要用于新型抛光粉、石油催化裂化剂等生产。建立镧铈金属及其化合物中铈量、稀土量的测定方法，可满足相关生产和贸易的基本需求，规范相关产品的检测流程，给出精密度要求，从而提高检测数据的可比性，减少供需双方关于检测结果的纠纷，也有利于规范相关产品的质《镧铈金属及其化合物化学分析方法》由两个部分组成。——第1部分：铈量的测定硫酸亚铁铵滴定法；——第2部分：稀土量的测定。两个部分之间，针对铈量的检测是重叠的。第1部分，以硫酸亚铁铵滴定法测定镧铈金属及其化合物中铈含量，适用于较高含量的铈或氧化铈量的测定；第2部分，以ICP-OES方法，先测定稀土杂质量，然后以差减法测定镧、铈量，稀土杂质元素分析下限低，便于全面了解、追踪镧铈金属及其化合物系列产品中各稀土元素量的分布。当两个部分针对铈量测定范围重叠时，考虑到硫酸亚铁铵滴定法精度较高，仲裁方法宜选择该方法。1镧铈金属及其化合物化学分析方法第2部分：稀土量的测定1范围本文件规定了镧铈金属及其化合物中稀土量的测定方法。本文件适用于镧铈金属、氧化镧铈、碳酸镧铈、氯化镧铈中各稀土量的测定，测定范围见表1。表1测定范围试料测定范围(质量分数)%氧化镧氧化铈氧化镨、氧化钕、氧化钐(各量)氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化钇(各量)镧铈金属0.0040～0.500.0020～0.50氧化镧铈碳酸镧铈氯化镧铈注：镧铈金属的测定范围与氧化镧铈、碳酸镧铈和氯化镧铈测量范围中各相应稀土氧化物的质量分数相同，以稀土元素质量分数计。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4方法原理试料以硝酸溶解，在稀硝酸介质中，以氩等离子体光源激发，进行光谱测定，其中除镧、铈外的其他各稀土元素的含量采用基体匹配法测定，计算其总含量，随后用差减法计算镧、铈总含量，再用归一法分别计算镧、铈的含量。25试剂除非另有说明，在分析中仅使用确认为优级纯及以上试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。5.1硝酸(p=1.42g/mL)。5.2过氧化氢(30%)。5.3硝酸(1+1)。5.4硝酸(1+19)。5.5镧铈标准贮存溶液I:称取1.0000g经950℃灼烧1h的氧化镧[w(REO)>99.5%,w(La₂O₃/REO)>99.999%]和4.0000g经950℃灼烧1h的氧化铈[w(REO)>99.5%,w(CeO₂/REO)>99.999%],置于200mL烧杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL过氧化氢(5.2),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含50mg氧化镧铈。5.6镧铈标准贮存溶液Ⅱ:称取1.2500g经950℃灼烧1h的氧化镧[w(REO)>99.5%,w(La₂O₃/REO)>99.999%]和3.7500g经950℃灼烧1h的氧化铈[w(REO)>99.5%,w(CeO₂/REO)>99.999%],置于200mL烧杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL过氧化氢(5.2),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含50mg氧化镧铈。5.7镧铈标准贮存溶液Ⅲ:称取1.5000g经950℃灼烧1h的氧化镧[w(REO)>99.5%,w(La₂O₃/REO)>99.999%]和3.5000g经950℃灼烧1h的氧化铈[w(REO)>99.5%,w(CeO₂/REO)>99.999%]置于200mL烧杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL过氧化氢(5.2),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含50mg氧化镧铈。5.8镧铈标准贮存溶液IN:称取1.7500g经950℃灼烧1h的氧化镧[w(REO)>99.5%,w(La₂O₃/REO)>99.999%]和3.2500g经950℃灼烧1h的氧化铈[w(REO)>99.5%,w(CeO₂/REO)>99.999%],置于200mL烧杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL过氧化氢(5.2),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含50mg氧化镧铈。5.9镧铈标准贮存溶液V:称取2.0000g经950℃灼烧1h的氧化镧[w(REO)>99.5%,w(La₂O₃/REO)>99.999%]和3.0000g经950℃灼烧1h的氧化铈[w(REO)>99.5%,w(CeO₂/REO)>99.999%],置于200mL烧杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL过氧化氢(5.2),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含50mg氧化镧铈。5.10镧铈标准贮存溶液VI:称取2.2500g经950℃灼烧1h的氧化镧[w(REO)>99.5%,w(La₂O₃/REO)>99.999%]和2.7500g经950℃灼烧1h的氧化铈[w(REO)>99.5%,w(CeO₂/REO)>99.999%],置于200mL烧杯中，加入50mL硝酸(5.3),10mL过氧化氢(5.2),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含50mg氧化镧铈。5.11氧化镨标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镨[w(REO)>99.5%,w(Pr;O₁/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镨。5.12氧化钕标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化钕[w(REO)>99.5%,w(Nd₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化钕。5.13氧化钐标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化钐[w(REO)>99.5%,w(Sm₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此5.14氧化铕标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化铕[w(REO)>99.5%,w(Eu₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入3100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化铕。5.15氧化钆标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化钆[w(REO)>99.5%,w(Gd₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化钆。5.16氧化铽标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化铽[w(REO)>99.5%,w(Tb₁O₇/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化铽。5.17氧化镝标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镝[w(REO)>99.5%,w(Dy₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镝。5.18氧化钬标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化钬[w(REO)>99.5%,w(Ho₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化钬。5.19氧化铒标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化铒[w(REO)>99.5%,w(Er₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化铒。5.20氧化铥标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化铥[w(REO)>99.5%,w(Tm₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化铥。5.21氧化镱标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镱[w(REO)>99.5%,w(Yb₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镱。5.22氧化镥标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镥[w(REO)>99.5%,w(Lu₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镥。5.23氧化钇标准溶液：称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化钇[w(REO)>99.5%,w(Y₂O₃/REO)>99.999%]于100mL烧杯中，加10mL硝酸(5.3),低温加热至溶解完全，冷却至室温后移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化钇。5.24混合稀土标准溶液：分别移取5.00mL单一稀土标准溶液(5.11～5.23)于100mL容量瓶中，补加2mL硝酸(5.3),以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含各单一稀土氧化物分别为50μg。再将此溶液稀释成1mL含各单一稀土氧化物分别为1μg的标准溶液。5.25氩气(体积分数≥99.99%)。6仪器设备电感耦合等离子体发射光谱仪。在仪器最佳工作条件下，凡达到下列指标者均可使用：——分辨率小于0.006nm(200nm处),波长范围200nm～800nm;——精密度：用1.0μg/mL的铜标准溶液测量发射强度10次，其相对标准偏差不超过2.0%; 氩等离子体光源。7样品7.1镧铈金属样品的制备：试样应去掉表面氧化层，取样后，立即称量。47.2氧化镧铈样品的制备：试样于105℃烘1h,置于干燥器中，冷却至室温，立即称量，不同样品的称量方式如下：a)原样测定稀土量：直接称取；b)烘干处理后测定稀土量：试样于105℃烘1h,置于干燥器中，冷却至室温，立即称量。7.3碳酸镧铈样品的制备：试样开封后立即称量。7.4氯化镧铈样品的制备：将试样破碎(过程中注意防潮),迅速置于称量瓶中，立即称量。8试验步骤8.1试料按表2准确称取试料，精确至0.0001g。表2试料量单位为克试料试样量镧铈金属2.00氧化镧铈0.25碳酸镧铈、氯化镧铈2.008.2平行试验平行做两份试验。8.3空白试验随同试料做空白试验。8.4.1分析试液的制备8.4.1.1将试料(8.1)中的氧化镧铈样品置于100mL烧杯中，加入少量水和5mL硝酸(5.3),并滴加过氧化氢(5.2),加热至溶解完全，冷却后移入50mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀待测。8.4.1.2将试料(8.1)中的镧铈金属、碳酸镧铈、氯化镧铈样品分别置于200mL烧杯中，加入少量水和10mL硝酸(5.3),加热至溶解完全[必要时滴加过氧化氢(5.2)助溶],蒸发至近干，冷却后移入50mL8.4.1.3按照试料(8.4.1.2)中所含氧化稀土总量，分取一定体积试液于25mL容量瓶中，以硝酸(5.4)稀释至刻度，混匀，使得试液中稀土总量约为5mg/mL,待测。8.4.1.4按照试料(8.4.1.1、8.4.酸(5.4)稀释至刻度，混匀，使得试液中稀土总量约为0.2mg/mL,待测。8.4.2系列标准溶液的配制8.4.2.1镧铈系列标准溶液配制移取各贮存溶液(5.5～5.10)1.00mL于6个250mL容量瓶中，用硝酸(5.4)稀释至刻度，混匀，配5制成系列标准溶液，系列标准溶液质量浓度见表3。表3镧铈系列标准溶液浓度单位为微克每毫升标液标号氧化镧质量浓度氧化铈质量浓度1234568.4.2.2稀土杂质系列标准溶液配制将镧铈标准贮存溶液IV(5.8)和混合稀土标准溶液(5.24)按表4分别移入6个50mL容量瓶中，加入1mL硝酸(5.3),以水稀释至刻度，混匀，制得系列标准溶液。表4系列标准溶液浓度单位为微克每毫升标液标号各稀土质量浓度氧化镧氧化铈氧化镨氧化钕氧化钐氧化铕氧化钆氧化铽00000023456标液标号各稀土质量浓度氧化镝氧化钬氧化铒氧化铥氧化镱氧化镥氧化钇10000000—234568.4.3工作曲线的绘制与测定8.4.3.1推荐分析线见表5。6GB/T40795.2—2021表5推荐分析线单位为纳米元素分析线元素分析线413.765,446.021,456.236410.075,422.532,414.314Y8.4.3.2在选定的仪器工作条件下，依次测定系列标准溶液(8.4.2.2)中待测元素的信号强度。以标准溶液中测定元素的质量浓度为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制基体匹配工作曲线。将空白试液(8.3),分析试液(8.4.1.1,8.4.1.3)同时进行氩等离子体光谱测定。仪器根据工作曲线，自动进行数据处理，计算并输出空白溶液及分析试液中各单一稀土元素量。8.4.3.3在选定的仪器工作条件下，依次测定系列标准溶液(8.4.2.1)中待测元素的信号强度。以标准溶液中测定元素的质量浓度为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制工作曲线。将空白试液(8.3),分析试液(8.4.1.4)同时进行氩等离子体光谱测定。仪器根据工作曲线，自动进行数据处理，计算并输出空白溶液及分析试液中各单一稀土元素量。9试验数据处理9.1除镧、铈外各单一稀土元素量以被测稀土元素的质量分数w;计，按公式(1)计算： (1)式中：k;——各元素单质与其氧化物的换算系数，见表6,计算氧化物质量分数时，k;值为1;p₁——工作曲线(8.4.3.2)上查得分析试液(8.4.1.1,8.4.1.3)中待测稀土元素的质量浓度，单位为微p₀——工作曲线(8.4.3.2)上查得空白溶液(8.3)中稀土元素的质量浓度，单位为微克每毫升(μg/mL);V₀——试液总体积，单位为毫升(mL);V₂——试液的测定体积，单位为毫升(mL);m₀——试料的质量，单位为克(g);V₁——分取试液体积，单位为毫升(mL)。在分析结果表述中，应注明样品的制备方法。数值修约按照GB/T8170的规定执行。9.2镧、铈量以质量分数w₁计，按公式(2)计算：7式中：k;——各元素单质与其氧化物的换算系数，见表6。计算氧化物含量时，k;=1;P₃——工作曲线(8.4.3.3)上查得分析试液(8.4.1.4)中镧(铈)元素的质量浓度，单位为微克每p₂——工作曲线(8.4.3.3)上查得空白溶液(8.3)中镧(铈)元素的质量浓度，单位为微克每毫升(μg/mL);w;——除镧、铈外各稀土元素的质量分数，被测元素值低于检测下限时以下限计，%;Zk₁p;工作曲线(8.4.2.1)上查得分析试液(8.4.1.4)中各待测元素的质量浓度之和，单位为微在分析结果表述中，应注明样品的制备方法。数值修约按照GB/T8170的规定执行。表6单质与氧化物换算系数元素元素镧0.8526镝0.8713铈0.8141钬0.8730镨0.8277铒0.8745钕0.8573铥0.8756钐0.8624镱0.8782铕0.8636镥0.8794钆0.8676钇0.7874铽0.850210精密度在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在以下给出的平均值范围内，这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r),超过重复性限(r)的情况不超过5%,重复性限(r)按表7数据采用线性内插法求得。表7重复性测定元素质量分数%重复性限r%测定元素质量分数%重复性限r%氧化镧24.940.36氧化镝0.00190.000231.180.310.00390.000433.520.350.0150.00237.760.380.100.0138.900.390.480.038表7重复性(续)测定元素质量分数%重复性限r%测定元素质量分数%重复性限r%氧化铈61.090.39氧化钬0.00220.000361.960.380.00420.000466.