申请/专利权人：江西理工大学

申请日：2019-07-17

公开（公告）日：2020-11-24

公开（公告）号：CN110184648B

主分类号：C30B15/20(20060101)

分类号：C30B15/20(20060101);C30B29/32(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.11.24#授权;2019.09.24#实质审查的生效;2019.08.30#公开

摘要：本发明公开了一种制备稀土掺杂钨酸钇钠晶体将其用于激光晶体LA‑ICP‑MS微区分析定量校准物质的方法，具体为先配制Na2CO3、Y2O3、WO3和其他稀土氧化物粉末混合物，然后加入无水乙醇后将原料充分研磨，之后将原料转移到坩埚中，置于马弗炉中高温烧结，进行高温固相反应，最后在微下拉晶体生长炉中完成晶体生长，得到稀土掺杂钨酸钇钠晶体。本发明所得晶体材料致密性良好，色泽透明，无色差，掺杂的稀土元素分布均一性良好，可以作为稀土掺杂激光晶体材料的LA‑ICP‑MS微区分析定量校准物质。

主权项：1.一种用于激光晶体LA-ICP-MS微区分析定量校准物质的稀土掺杂钨酸钇钠晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）配制Na2CO3、Y2O3、WO3和除钇外的其他稀土氧化物粉末混合物，置于研钵中，加入无水乙醇后将粉末混合物充分研磨，其中，除钇外的其他稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱和氧化镥；（2）将步骤（1）所得粉末样品转移至坩埚内，放入马弗炉煅烧，以5~10℃min的升温速率从室温升温至600~800℃，恒温预设时间；再以相同的速率升温至1000~1200℃，恒温12~24小时完成高温固相反应，最后冷却至室温；（3）将步骤（2）煅烧好的样品转移到微下拉晶体生长炉的坩埚中，通过装炉、升温、引晶、等径生长、拉脱、降温步骤完成晶体生长，得到稀土掺杂钨酸钇钠晶体，用于激光晶体LA-ICP-MS微区分析定量校准物质；所述步骤（3）中微下拉晶体生长炉程序设定为：升温功率从0W至1500~1800W，升温用时8~12h，而后再次程控增加升温功率到2000W，用时1~5h，当微下拉晶体生成炉的坩埚中有熔融液体出现时，停止程控升温，用NaYWO42籽晶进行引晶；晶体生长时，以1~3Wh的速率程控增加功率使晶体等径生长24~48h；待坩埚内熔体结晶完全，晶体拉脱；降温程序设定为：2000~2500W到0W，用时20~30h。

全文数据：制备稀土掺杂钨酸钇钠晶体用于定量校准物质的方法技术领域本发明涉及微量元素微区分析化学领域，具体涉及一种制备稀土掺杂钨酸钇钠晶体并将其用于激光晶体材料的LA-ICP-MS定量微区分析的方法。背景技术激光晶体是激光器的核心组成部分，在激光晶体中掺杂稀土离子可以提高其工作性能。若能够准确地测定出激光晶体中稀土离子的浓度与分布信息，则可以为激光晶体的检测和生产提供科学依据。激光晶体中稀土元素的定量校正是影响分析结果的关键技术问题，其重点是研制与晶体样品基体匹配的LA-ICP-MS定量校正标准。然而，国内外还缺乏这类标准物质参考物质，目前的研究工作只能将非基体匹配的硅酸盐校正标准如NISTSRM610等用于定量校正，其不可避免地会引入系统误差。可见，采用LA-ICP-MS进行激光晶体样品中稀土微量元素的准确微区分析的关键科学问题在于制备与激光晶体基体匹配的LA-ICP-MS微区定量分析校正标准。发明内容针对以上问题，本发明通过晶体生长炉即微下降晶体生长炉合成稀土掺杂钨酸钇钠晶体。该方法所得晶体致密性良好，色泽透明，无色差，掺杂的稀土元素分布均一性良好，可以作为稀土掺杂激光晶体材料的LA-ICP-MS微区分析定量校准物质。为达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：1配制Na2CO3、Y2O3、WO3和除钇外的其他稀土氧化物粉末混合物，置于研钵中，加入无水乙醇后将粉末混合物充分研磨；2将步骤1所得粉末样品转移至坩埚内，放入马弗炉煅烧，以5～10℃min的升温速率从室温升温至600～800℃，恒温预设时间；再以相同的速率升温至1000～1200℃，恒温12～24小时完成高温固相反应，最后冷却至室温；3将步骤2煅烧好的样品转移到微下拉晶体生长炉的坩埚中，通过装炉、升温、引晶、等径生长、拉脱、降温步骤完成晶体生长，得到稀土掺杂钨酸钇钠晶体，用于激光晶体LA-ICP-MS微区分析定量校准物质。优选地，所述步骤1中除钇外的其他稀土氧化物掺杂的比例为0.01％～0.1％。优选地，所述步骤1中向研钵中加入浸没粉末混合物的无水乙醇。优选地，所述步骤2中马弗炉温度具体设定为：以5℃min的升温速率从室温升至700℃，恒温6小时，再以同样的5℃min从700℃升温至1000℃，恒温12h，最后冷却至室温。优选地，所述步骤2中高温固相反应为：Na2CO3+xRE2O3+1-xY2O3+4WO3＝2NaRExY1-xWO42+CO2↑。优选地，所述步骤3中微下拉晶体生长炉程序设定为：升温功率从0W至1500～1800W，升温用时8～12h，而后再次程控增加升温功率到2000W，用时1～5h，当微下拉晶体生成炉的坩埚中有熔融液体出现时，停止程控升温，用NaYWO42籽晶进行引晶；晶体生长时，以1～3Wh的速率程控增加功率使晶体等径生长24～48h；待坩埚内熔体结晶完全，晶体拉脱；降温程序设定为：2000～2500W到0W，用时20～30h。优选地，所述步骤3中微下降晶体生长炉程序设定为：升温功率从0W至1700W，用时10h，引晶过程功率升至1800W后，再次设定程控升温功率从1800W到2000W，用时2h，当功率为1960W时，观察到有液流出现，停止程控升温，用籽晶进行引晶；晶体生长时，以1.3Wh的速率程控增加功率使晶体等径生长48h；待坩埚内原料流完，晶体拉脱；降温程序设定为：2050W到1300W，用时10h，1300W到0W，用时10h。优选地，所述步骤3中合成的稀土掺杂钨酸钇钠晶体为长条形，长度为10～30mm，宽度为1～5mm。优选地，所述步骤3中合成的稀土掺杂钨酸钇钠晶体长度为25mm，宽度为3mm。本发明所采用的技术方案与现有技术相比，至少具有下列优点：1、本发明制备的稀土掺杂钨酸钇钠晶体基体组成是钨酸钇钠，避免了因基体不匹配在LA-ICP-MS检测中引起的误差。2、本发明所得晶体材料致密性良好，激光剥蚀坑边缘没有明显的崩塌与熔融现象。3、本发明制备的稀土掺杂钨酸钇钠晶体中稀土元素分布均一性良好，符合作为校准物质的要求。附图说明图1为实施例1中稀土掺杂钨酸钇钠晶体的实物图。图2为实施例1中稀土掺杂钨酸钇钠晶体的XRD图。图3为实施例1中稀土掺杂钨酸钇钠晶体中代表性稀土元素LA-ICP-MS线扫描信号图。具体实施方式下面通过实施例对本发明作进一步的说明，但不限于此。实施例1一种制备稀土掺杂钨酸钇钠晶体将其用于激光晶体材料的LA-ICP-MS微区分析定量校准物质的方法，具体步骤如下：1各称取氧化镧、氧化铈、氧化镨各称取0.0016g，各称取氧化钕、氧化钐0.0017g，各称取氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝0.0018g，各称取氧化钬、氧化铒、氧化铥0.0019g，各称取氧化镱、氧化镥0.0020g，称取氧化钇1.1132g，称取无水碳酸钠0.5352g，称取三氧化钨4.6370g；将称量好的药品研磨1h，研磨时可以往玛瑙研钵中滴数滴酒精，保证药品研磨混料充分；2将充分研磨的药品转移至洁净的刚玉坩埚中，再用马弗炉进行高温煅烧，完成高温固相反应。马弗炉温度设定为：以5℃min升至700℃，恒温12小时，再以同样的5℃min从700℃升温至1000℃，恒温12小时，最后冷却至室温取出药品；3将煅烧好的药品转入微下拉晶体生长炉的坩埚中装炉，进行晶体生长操作，微下降晶体生长炉程序设定：设置程序升温功率从0W至1700W，升温10h，引晶过程功率升至1800W后，再次设定程控升温从1800W到2000W，用时2h，当功率为1960W时，观察到有液流出现，停止程控升温，用籽晶去引晶。晶体生长时，以1.3Wh的速率程控增加功率使晶体等径生长48h。待坩埚内原料流完，晶体拉脱。降温程序设定为2050W到1300W，用时10h；1300W到0W，用时10h。本实施例制备的稀土掺杂钨酸钇钠晶体的实物图如图1所示，可以发现，制得的稀土掺杂钨酸钇钠晶体色泽均匀，无明显的色差。本实施例制备的稀土掺杂钨酸钇钠晶体的XRD图如图2所示，从图2可知，合成晶体的基体化学组成是钨酸钇钠。LA-ICP-MS测试：将合成的晶体制靶后打磨抛光，待仪器各指标调谐正常后，进行合成晶体样品的线扫描剥蚀分析测试。线扫描剥蚀分析时，激光剥蚀斑径为60μm，线扫描速率为10μm·s-1，气体背景采集时间为20s，样品信号采集160s，获得的稀土掺杂钨酸钙晶体的LA-ICP-MS线扫描信号图如图3所示，从图3可知各稀土元素信号曲线平滑，各稀土元素经内标校正后的元素信号强度比值的相对标准偏差小于10％，即表明钨酸钙晶体中稀土元素分布均一性良好。实施例2一种制备稀土掺杂钨酸钇钠晶体将其用于激光晶体材料的LA-ICP-MS微区分析定量校准物质的方法，具体步骤如下：1各称取氧化镧、氧化铈、氧化镨各称取0.0048g，各称取氧化钕、氧化钐0.0051g，各称取氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝0.0054g，各称取氧化钬、氧化铒、氧化铥0.0057g，各称取氧化镱、氧化镥0.0060g，称取氧化钇1.1132g，称取无水碳酸钠0.5352g，称取三氧化钨4.6370g；将称量好的药品研磨1h，研磨时可以往玛瑙研钵中加入浸没上述药品的无水乙醇，研磨一个半小时，保证药品研磨混料充分；2将充分研磨的药品转移至洁净的刚玉坩埚中，再用马弗炉进行高温煅烧，完成高温固相反应。马弗炉温度设定为：以8℃min升至750℃，恒温12小时，再以同样的8℃min从750℃升温至1100℃，恒温14小时，最后冷却至室温取出药品；3将煅烧好的药品转入微下拉晶体生长炉的坩埚中装炉，进行晶体生长操作，微下降晶体生长炉程序设定：设置程序升温功率从0W至1600W，升温9h，引晶过程功率升至1800W后，再次设定程控升温从1800W到2000W，用时2h，当微下拉晶体生成炉的坩埚中有熔融液体出现时，停止程控升温，用NaYWO42籽晶去引晶。晶体生长时，以2Wh的速率程控增加功率使晶体等径生长36h。待坩埚内熔体结晶完全，晶体拉脱。降温程序设定为2250W到0W，用时36h，制得稀土掺杂钨酸钇钠晶体，用于激光晶体材料的LA-ICP-MS定量微区分析。

权利要求：1.一种制备稀土掺杂钨酸钇钠晶体将其用于激光晶体LA-ICP-MS微区分析定量校准物质的方法，其特征在于，包括以下步骤：1配制Na2CO3、Y2O3、WO3和除钇外的其他稀土氧化物粉末混合物，置于研钵中，加入无水乙醇后将粉末混合物充分研磨；2将步骤1所得粉末样品转移至坩埚内，放入马弗炉煅烧，以5～10℃min的升温速率从室温升温至600～800℃，恒温预设时间；再以相同的速率升温至1000～1200℃，恒温12～24小时完成高温固相反应，最后冷却至室温；3将步骤2煅烧好的样品转移到微下拉晶体生长炉的坩埚中，通过装炉、升温、引晶、等径生长、拉脱、降温步骤完成晶体生长，得到稀土掺杂钨酸钇钠晶体，用于激光晶体LA-ICP-MS微区分析定量校准物质。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中除钇外的其他稀土氧化物掺杂的比例为0.01％～0.1％。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中向研钵中加入浸没粉末混合物的无水乙醇。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中马弗炉温度具体设定为：以5℃min的升温速率从室温升至700℃，恒温6小时，再以同样的5℃min从700℃升温至1000℃，恒温12h，最后冷却至室温。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中高温固相反应为：Na2CO3+xRE2O3+1-xY2O3+4WO3＝2NaRExY1-xWO42+CO2↑。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中微下拉晶体生长炉程序设定为：升温功率从0W至1500～1800W，升温用时8～12h，而后再次程控增加升温功率到2000W，用时1～5h，当微下拉晶体生成炉的坩埚中有熔融液体出现时，停止程控升温，用NaYWO42籽晶进行引晶；晶体生长时，以1～3Wh的速率程控增加功率使晶体等径生长24～48h；待坩埚内熔体结晶完全，晶体拉脱；降温程序设定为：2000～2500W到0W，用时20～30h。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中微下降晶体生长炉程序设定为：升温功率从0W至1700W，用时10h，引晶过程功率升至1800W后，再次设定程控升温功率从1800W到2000W，用时2h，当功率为1960W时，观察到有液流出现，停止程控升温，用籽晶进行引晶；晶体生长时，以1.3Wh的速率程控增加功率使晶体等径生长48h；待坩埚内原料流完，晶体拉脱；降温程序设定为：2050W到1300W，用时10h，1300W到0W，用时10h。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中合成的稀土掺杂钨酸钇钠晶体为长条形，长度为10～30mm，宽度为1～5mm。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中合成的稀土掺杂钨酸钇钠晶体长度为25mm，宽度为3mm。

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