一种定量分析合金中金属元素的方法转让专利
申请号 : CN200610090753.1
文献号 : CN100595567C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 付昌维
申请人 : 比亚迪股份有限公司
摘要 :
一种定量分析合金中金属元素的方法，该方法包括将合金溶解成均一的金属盐溶液，在待测金属的吸收波长下用原子吸收光谱仪定量分析待测金属在该金属盐溶液中的浓度，按照待测金属在合金中的含量＝100%×(待测金属浓度×合金样品金属盐溶液总体积)/金属样品总质量，计算金属元素在合金中的含量，其中，所述待测金属元素的含量不低于0.5重量%，所述待测金属元素的吸收波长为待测金属元素的次灵敏吸收线。本发明选择待测金属元素的次灵敏吸收线进行原子吸收光谱仪分析，因此无需对合金样品金属盐溶液进行高倍稀释，就能直接分析，因而可以大大减小由稀释放大的误差，操作简便、快速，准确性高。
权利要求 :
1、一种定量分析合金中金属元素的方法，该方法包括将合金溶解成均一的金属盐溶液，在待测金属的吸收波长下用原子吸收光谱仪定量分析待测金属在该金属盐溶液中的浓度，按照待测金属在合金中的含量＝100％×(待测金属浓度×合金样品金属盐溶液总体积)/金属样品总质量，计算金属元素在合金中的含量，其特征在于，所述待测金属元素的含量不低于0.5重量％，所述待测金属元素的吸收波长为待测金属元素的次灵敏吸收线，其中，所述合金为贮氢合金，所述贮氢合金中的待测金属元素为钴和/或镍；所述待测金属的次灵敏吸收线为不与合金中其他金属的吸收波长重合的次灵敏吸收线。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述将合金样品溶解成均一的 金属盐溶液的方法包括用王水溶解所述合金样品后，浓縮所得溶解有合金样 品的王水至析出晶体，加入盐酸和去离子水溶解析出的晶体，定容。
3、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金为贮氢合金，所述贮 氢合金中的待测金属元素为钴，所述原子吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度 为0.3-0.5纳米，次灵敏吸收线为252.1纳米；原子化系统的气体供给为空气 和乙炔的流量比为7: l至8: 1，燃烧器的燃烧头高度为4.5-5.5毫米，燃烧 头角度为42-48°。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中，所述原子吸收光谱仪的分光系 统的狭缝宽度为0.4纳米，次灵敏吸收线为252.1纳米；原子化系统的气体 供给为空气和乙炔的流量比为7: 1，燃烧器的燃烧头高度为5毫米，燃烧头 角度为45°。
5、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金为贮氢合金，所述贮氢合金中的待测金属元素为镍，所述原子吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.3-0.5纳米，次灵敏吸收线为323.3纳米；原子化系统的气体供给为空气 和乙炔的流量比为7: l至8: 1，燃烧器的燃烧头高度为4.5-5.5毫米，燃烧头角度为0°。
6、根据权利要求5所述的方法，其中，所述原子吸收光谱仪的分光系 统的狭缝宽度为0.4纳米，次灵敏吸收线为323.3纳米；原子化系统的气体 供给为空气和乙炔的流量比为7: 1，燃烧器的燃烧头高度为5毫米，燃烧头 角度为0°。
说明书 :
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一种定量分析合金中金属元素的方法
技术领域
本发明是关于一种定量分析合金中金属元素的方法，尤其是关于一种用 原子吸收光谱仪定量分析合金中金属元素的方法。
背景技术
工业生产中常常需要检测合金中某种含量不低于0.5重量％金属元素， 例如，贮氢合金粉是镍氢电池的主要负极材料，其中，钴（Co)、锰（Mn) 及镍（Ni)等金属元素含量的多少对电池性能影响很大，因此在制备镍氢电 池时，需要对贮氢合金粉中的钴（Co)、锰（Mn)及镍（Ni)等金属元素的 含量进行及时准确地定量分析。
但是贮氢合金粉的组分很多，其中除含有钴（Co)、锰（Mn)及镍（Ni) 等对电池性能影响很大的金属元素外，还含有Al及稀土元素（包括La、 Ce、 Pr、 Nd等）。用化学方法分析贮氢合金粉时，通常先用高选择性的化学试剂 对上述需要检测的组分逐一分离后，再对待测组分进行测定。虽然能得到待 测组分含量的准确结果，但是分离过程操作繁琐，导致分析样品耗费时间长， 不能满足电池制备过程中快速准确测定的要求。
而采用原子吸收光谱法测定贮氢合金粉中钴（Co)、锰（Mn)及镍（Ni) 等对电池性能影响很大的金属元素也存在同样的问题。现有的原子吸收光谱 测定方法， 一般先选择待测元素的最灵敏吸收线，然后将合金样品转化成金 属盐溶液，并将此溶液高倍稀释到该待测元素浓度达到ppm级时才进行测 定。由于钴（Co)、锰（Mn)及镍（Ni)等待测元素在贮氢合金粉中的含量 相差很大，因此测定时需要根据不同的待测元素对同一贮氢合金粉样品的金 属盐溶液分别进行不同倍数的稀释，然后在各自的最灵敏吸收线上进行测
4定，因而操作繁琐。此外，待测金属元素在贮氢合金粉中的含量不低于0.5 重量％时，则贮氢合金粉样品的金属盐溶液需要进行稀释的倍数过大（如测 定Ni元素含量时，需要将贮氢合金粉酸处理液稀释IOO倍左右），由此测量 的误差会因稀释被放大到稀释倍数数量级。
综上所述，现有定量分析合金中含量不低于0.5重量％的金属元素的方
法存在操作繁琐、耗时长及误差大的问题，因此，需要一种操作简便、快速
准确定量分析合金粉中含量不低于0.5重量％的金属元素的方法。 发明内容
本发明的目的是克服现有技术定量分析合金中含量不低于0.5重量°/。的 金属元素的方法操作繁琐、耗时长及误差大的缺点，提供一种操作简便、快 速准确定量分析合金中含量不低于0.5重量％的金属元素的方法。
本领域公知使用原子吸收光谱仪测量金属元素含量时，在待测金属元素 的最灵敏吸收线下进行测量的精度很高，因此目前测量合金，比如贮氢合金 粉中含量不低于0.5重量％的钴、锰及镍等金属元素时，都选用它们各自的 最灵敏吸收线。但是本发明的发明人发现，对于金属元素成分和含量相对固 定的合金，如电池负极材料的主要成分贮氢合金粉，使用最灵敏吸收线定量 分析其中的金属元素含量反而误差很大，因为该波长下原子吸收光谱仪只对 落入其测定线形范围中、一般在合金样品的金属盐溶液中低于0.5重量％(以 合金样品的总重量为基准）的金属元素的含量变化敏感，因此要想测出不同 合金样品中含量不低于0.5重量％的金属元素的含量区别，需要对该合金的 金属盐溶液进行极高倍数的稀释，由此使测量的误差因高倍稀释而被高倍扩 大。此外合金（如贮氢合金粉）中含有多种金属元素，在待测元素达到可测 的稀释倍数下，其他金属元素的浓度一般不在测定它们所需的线性范围内， 因此，要测量其他金属，需对不同的金属分别进行稀释，操作繁琐。但是金
5属元素一般存在数条吸收波长，除最灵敏吸收线外还存在多条次灵敏吸收线。本发明的发明人经过对贮氢合金粉中钴、锰及镍等对电池性能影响很大的金属元素的每条次灵敏吸收线分别进行考察发现，它们三者都具备各自的次灵敏吸收线，可以满足对合金样品金属盐溶液不进行高倍稀释直接用原子吸收光谱仪测量的测量要求。
本发明提供了一种定量分析合金中金属元素的方法，该方法包括将合金溶解成均一的金属盐溶液，在待测金属的吸收波长下用原子吸收光谱仪定量
分析待测金属在该金属盐溶液中的浓度，按照待测金属在合金中的含量=100%X (待测金属浓度X合金样品金属盐溶液总体积）/金属样品总质量；
计算金属元素在合金中的含量，其中，所述待测金属元素的含量不低于0.5重量％，所述待测金属元素的吸收波长为待测金属元素的次灵敏吸收线。
按照本发明，由于选择待测金属元素的次灵敏吸收线进行原子吸收光谱仪分析，因此无需对合金样品金属盐溶液进行高倍稀释，就能直接分析，因而本发明提供的定量分析合金中含量不低于0.5重量％的金属元素的方法，可以大大减小由于高倍稀释而放大的误差，操作简便、快速，准确性高。
例如，实施例l定量分析贮氢合金粉样品中钴、锰及镍三种金属元素含量所用的时间比比较例1测定同一样品中上述三种金属元素含量所用时间的至少节约四十五分钟，而实施例1对同一样品中的钴重复六次的测量标准偏
差仅为0.037;而比较例1达0.126。
但是贮氢合金粉的组分很多，其中除含有钴（Co)、锰（Mn)及镍（Ni) 等对电池性能影响很大的金属元素外，还含有Al及稀土元素（包括La、 Ce、 Pr、 Nd等）。用化学方法分析贮氢合金粉时，通常先用高选择性的化学试剂 对上述需要检测的组分逐一分离后，再对待测组分进行测定。虽然能得到待 测组分含量的准确结果，但是分离过程操作繁琐，导致分析样品耗费时间长， 不能满足电池制备过程中快速准确测定的要求。
而采用原子吸收光谱法测定贮氢合金粉中钴（Co)、锰（Mn)及镍（Ni) 等对电池性能影响很大的金属元素也存在同样的问题。现有的原子吸收光谱 测定方法， 一般先选择待测元素的最灵敏吸收线，然后将合金样品转化成金 属盐溶液，并将此溶液高倍稀释到该待测元素浓度达到ppm级时才进行测 定。由于钴（Co)、锰（Mn)及镍（Ni)等待测元素在贮氢合金粉中的含量 相差很大，因此测定时需要根据不同的待测元素对同一贮氢合金粉样品的金 属盐溶液分别进行不同倍数的稀释，然后在各自的最灵敏吸收线上进行测
4定，因而操作繁琐。此外，待测金属元素在贮氢合金粉中的含量不低于0.5 重量％时，则贮氢合金粉样品的金属盐溶液需要进行稀释的倍数过大（如测 定Ni元素含量时，需要将贮氢合金粉酸处理液稀释IOO倍左右），由此测量 的误差会因稀释被放大到稀释倍数数量级。
综上所述，现有定量分析合金中含量不低于0.5重量％的金属元素的方
法存在操作繁琐、耗时长及误差大的问题，因此，需要一种操作简便、快速
准确定量分析合金粉中含量不低于0.5重量％的金属元素的方法。 发明内容
本发明的目的是克服现有技术定量分析合金中含量不低于0.5重量°/。的 金属元素的方法操作繁琐、耗时长及误差大的缺点，提供一种操作简便、快 速准确定量分析合金中含量不低于0.5重量％的金属元素的方法。
本领域公知使用原子吸收光谱仪测量金属元素含量时，在待测金属元素 的最灵敏吸收线下进行测量的精度很高，因此目前测量合金，比如贮氢合金 粉中含量不低于0.5重量％的钴、锰及镍等金属元素时，都选用它们各自的 最灵敏吸收线。但是本发明的发明人发现，对于金属元素成分和含量相对固 定的合金，如电池负极材料的主要成分贮氢合金粉，使用最灵敏吸收线定量 分析其中的金属元素含量反而误差很大，因为该波长下原子吸收光谱仪只对 落入其测定线形范围中、一般在合金样品的金属盐溶液中低于0.5重量％(以 合金样品的总重量为基准）的金属元素的含量变化敏感，因此要想测出不同 合金样品中含量不低于0.5重量％的金属元素的含量区别，需要对该合金的 金属盐溶液进行极高倍数的稀释，由此使测量的误差因高倍稀释而被高倍扩 大。此外合金（如贮氢合金粉）中含有多种金属元素，在待测元素达到可测 的稀释倍数下，其他金属元素的浓度一般不在测定它们所需的线性范围内， 因此，要测量其他金属，需对不同的金属分别进行稀释，操作繁琐。但是金
5属元素一般存在数条吸收波长，除最灵敏吸收线外还存在多条次灵敏吸收线。本发明的发明人经过对贮氢合金粉中钴、锰及镍等对电池性能影响很大的金属元素的每条次灵敏吸收线分别进行考察发现，它们三者都具备各自的次灵敏吸收线，可以满足对合金样品金属盐溶液不进行高倍稀释直接用原子吸收光谱仪测量的测量要求。
本发明提供了一种定量分析合金中金属元素的方法，该方法包括将合金溶解成均一的金属盐溶液，在待测金属的吸收波长下用原子吸收光谱仪定量
分析待测金属在该金属盐溶液中的浓度，按照待测金属在合金中的含量=100%X (待测金属浓度X合金样品金属盐溶液总体积）/金属样品总质量；
计算金属元素在合金中的含量，其中，所述待测金属元素的含量不低于0.5重量％，所述待测金属元素的吸收波长为待测金属元素的次灵敏吸收线。
按照本发明，由于选择待测金属元素的次灵敏吸收线进行原子吸收光谱仪分析，因此无需对合金样品金属盐溶液进行高倍稀释，就能直接分析，因而本发明提供的定量分析合金中含量不低于0.5重量％的金属元素的方法，可以大大减小由于高倍稀释而放大的误差，操作简便、快速，准确性高。
例如，实施例l定量分析贮氢合金粉样品中钴、锰及镍三种金属元素含量所用的时间比比较例1测定同一样品中上述三种金属元素含量所用时间的至少节约四十五分钟，而实施例1对同一样品中的钴重复六次的测量标准偏
差仅为0.037;而比较例1达0.126。
附图说明
图1钴的浓度对原子吸收光谱仪测得吸光度的标准曲线；图2锰的浓度对原子吸收光谱仪测得吸光度的标准曲线；图3镍的浓度对原子吸收光谱仪测得吸光度的标准曲线。具体实施方式
本发明提供了一种定量分析合金中金属元素的方法，该方法包括将合金 溶解成均一的金属盐溶液，在待测金属的吸收波长下用原子吸收光谱仪定量 分析待测金属在该金属盐溶液中的浓度，按照待测金属在合金中的含量二 100%X (待测金属浓度X合金样品金属盐溶液总体积）/金属样品总质量；
计算金属元素在合金中的含量，其中，所述待测金属元素的含量不低于0.5 重量％，所述待测金属元素的吸收波长为待测金属元素的次灵敏吸收线。
对于每一种金属元素而言，都存在很多吸收波长，但是现有技术只采用 待测金属元素所有吸收波长中的最灵敏线，利用原子吸收光谱进行元素的定 量分析。本发明定量分析的对象是合金中的金属元素（如贮氢合金粉样品中
影响电池性能的金属元素），该样品中金属元素的特点是含量不低于0.5重量
%，且构成合金的各种金属元素含量的大致比例已知，因此本发明的发明人 发现使用上述金属元素的次灵敏线吸收线也能满足对上述合金中金属元素 进行定量分析的要求。而且选择几种金属元素的次灵敏吸收线对样品中混合 存在的该待测金属进行分析时，无需根据不同金属元素的含量分别高倍稀释 合金样品金属盐溶液才进行分析，只需使用不同待测元素的光源并调节相应 的仪器参数对一份合金样品金属盐溶液原液直接测量即可。
所述待测金属的次灵敏吸收线为不与合金中其他金属的吸收波长重合 的次灵敏吸收线。每种金属元素都存在多条次灵敏吸收线，如果组成合金的 待测金属和其他金属的存在少数相距很近甚至重合的次灵敏吸收线，在测量 时会发生干扰，因此本发明优选待测金属的不受合金中其他金属的吸收波长 干扰的次灵敏吸收线。所述待测金属的不受合金中其他金属的吸收波长干扰
的次灵敏吸收线，指在该次灵敏吸收线土o.i纳米范围内不存在其他金属的
吸收波长。所述次灵敏吸收线除无干扰外，还需具备线性好、灵敏度与合金 中所含待测金属含量相适宜的特点。原子吸收光谱仪的原理是将含待测金属元素的溶液通过原子化系统喷 成细雾，随载气进入火焰，并在火焰中解离成基态原子。当空心阴极灯辐射 出待测元素的所有吸收波长光通过火焰时，因被火焰中待测元素的基态原子 吸收而减弱。因此，本发明可以采用本领域常用的方法将合金样品溶解成均 一的金属盐溶液。所述将合金样品溶解成均一的金属盐溶液的方法包括用王 水溶解所述合金样品后，浓縮所得溶解有合金样品的王水至析出晶体，加入 盐酸和去离子水溶解析出的晶体，定容。其中，优选王水的用量能够溶解样 品且稍稍过量。浓縮可以通过本领域常用的方法实现，优选缓慢加热，可以 除去绝大部分过量的王水。加热至溶有样品的王水析出晶体为止，此时过量 的王水已经蒸发掉，溶液近干，样品中形成的金属元素可溶性盐仍保持稳定。 此外，加入盐酸和去离子水溶解析出晶体时，可以通过加热加速样品中可溶 性盐的溶解。本发明的方法适用于测定合金中各种含量不低于0.5重量％的 金属元素，比如碱性电池的负极活性物质贮氢合金中，对电池性能影响大的 金属元素测量的必要性更大，因此，所述贮氢合金中的待测金属元素为钴、 锰和/或镍。
所述原子吸收光谱仪通常包括由光源、原子化系统、分光系统、检测系 统组成。原子吸收光谱仪最常用的光源是空心阴极灯， 一般由一个空心圆筒 形阴极和一个阳极组成，阴极由待测元素纯金属或其合金制成。当两极间加 上一定电压时，则因阴极表面溅射出来的待测金属原子被激发，便发射出特 征光。所述原子化系统可以将待测元素转变成原子蒸气，分为火焰原子化系 统和无火焰原子系统。火焰原子化系统包括喷雾器、雾化室、燃烧器和火焰 及气体供给部分。火焰是将试样雾滴蒸发、干燥并经过热解离或还原作用产 生大量基态原子的能源，常用的火焰是空气乙炔火焰。气体供给部分供给空 气和乙炔的比例、燃烧器的燃烧头的高度和角度在试样原子化作用过程中起 关键作用。本发明原子化系统的气体供给优选为空气和乙炔的流量比为7: 1至8: 1，燃烧头的高度和角度因不同的待测金属元素而不同。所述分光系统 包括色散元件、凹面镜、狭缝等部分。调节狭缝的宽度可以将待测元素的测 定谱线与邻近谱线分开，本发明优选0.3-0.5纳米，在此范围内可保证次灵 敏吸收线与邻近干扰谱线分开。所述检测系统由光电倍增管、放大器、对数 转换器、指示器和自动调节、自动校准等部分组成，是将光信号转变成电信 号并进行测量的装置。
在实验条件固定的情况下，被测波长（待测金属元素的最灵敏吸收线或 次灵敏吸收线）光强的变化与火焰中待测元素基态原子的浓度存在定量关 系，即遵守朗伯-比尔定律，从而与试样中待测元素的浓度存在定量关系， 即：
A=KC
式中，A代表待测元素的吸光度；K代表与实验条件有关的系数，当实 验条件固定时为常数。
可以采用本领域常用的利用原子光谱仪定量分析的方法如标准曲线法 和标准加入法。其中标准曲线的绘制方法包括按原子吸收光谱仪的操作规 程，打开仪器开关，装好待测元素空心阴极灯，待仪器稳定后，调整仪器参 数，测定该元素的系列标准溶液的吸光度，然后以系列标准溶液的浓度为横 坐标，以对应的吸光度为纵坐标绘制工作曲线。然后测定合金样品金属盐溶 液的吸光度，从标准曲线上可以得到合金样品金属盐溶液中待测金属元素的 浓度。
所述合金为贮氢合金，所述贮氢合金中的待测金属元素为钴，优选所述 原子吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.3-0.5纳米，次灵敏吸收线为
252.1纳米；原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: l至8: 1，
燃烧器的燃烧头高度为4.5-5.5毫米，燃烧头角度为42-48°。更优选所述原 子吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.4纳米，次灵敏吸收线为252.1纳
9米；原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: 1，燃烧器的燃烧头
高度为5毫米，燃烧头角度为45。。
所述合金为贮氢合金，所述贮氢合金中的待测金属元素为锰，优选所述
原子吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.3-0.5纳米，次灵敏吸收线为
403.2纳米；原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: l至8: 1，
燃烧器的燃烧头高度为9.5-10.5毫米，燃烧头角度为0-3°。更优选所述原子 吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.4纳米，次灵敏吸收线为403.2纳米； 原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: 1，燃烧器的燃烧头高度 为IO毫米，燃烧头角度为0。。
所述合金为贮氢合金，所述贮氢合金中的待测金属元素为镍，优选所述 原子吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.3-0.5纳米，次灵敏吸收线为
323.3纳米；原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: l至8: 1，
燃烧器的燃烧头高度为4.5-5.5毫米，燃烧头角度为0-3°。更优选所述原子 吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.4纳米，次灵敏吸收线为323.3纳米； 原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: 1，燃烧器的燃烧头高度 为5毫米，燃烧头角度为O。。
除非特别说明，本发明具体实施方式中所用的药品均为市售的分析纯试 齐U。下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
本实施例说明本发明提供的定量分析合金中含量不低于0.5重量％的金 属元素的方法。
(1)待测金属元素（Co、 Mn或Ni)标准贮备液的制备
准确称取纯金属（Co、 Mn或Ni，纯度为99.99%) 1.0000克置于烧杯 中，加入适量王水（硝酸：盐酸-h 3)约5毫升，缓慢加热至金属完全溶解后，继续加热浓縮至1毫升左右，停止加热，冷却。然后加入10毫升6
摩尔/升的盐酸，溶解析出的晶体，将所得的溶液转移至iooo毫升容量瓶中， 用去离子水冲洗该烧杯三次，转移冲洗下的溶液到同一容量瓶中，去离子水 定容，摇匀。
(2) 待测金属标准溶液的配制
(a) Co标准溶液的配制
将（1)配制好的Co标准贮备液，用去离子水稀释，分别配制成50微 克/毫升、100微克/毫升、150微克/毫升、200微克/毫升的系列标准溶液。
(b) Mn标准溶液的配制
将（1)配制好的Mn标准贮备液，用去离子水稀释，分别配制成10微 克/毫升、20微克/毫升、30微克/毫升、40微克/毫升的系列标准溶液。
(c) Ni标准溶液的配制
将（1)配制好的Ni标准贮备液，用去离子水稀释，分别配制成100微 克/毫升、200微克/毫升、300微克/毫升、400微克/毫升的系列标准溶液。
(3) 制备合金样品的金属盐溶液
准确称取0.1000克贮氢合金粉样品至于三角瓶中，加入15毫升王水(硝 酸：盐酸-l: 3)，缓慢加热使样品完全溶解，继续加热使所得混合溶液近干 (有晶体析出）时停止加热，冷却。加入30毫升去离子水中及1毫升6摩 尔/升的盐酸，稍稍加热使可溶性盐溶解，冷却后，将所得溶液移入250毫升 的容量瓶中，用去离子水定容，摇匀。
(4) 标准曲线的绘制
按原子吸收光谱仪的操作规程，打开仪器开关，装好待测元素空心阴极 灯，待仪器稳定后，按照表l调整仪器参数，测定该元素的系列标准溶液的 吸光度，然后以系列标准溶液的浓度为横坐标，以对应的吸光度为纵坐标绘 制工作曲线。所得待测元素的标准曲线见图1至图3。从图l可以看出，本发明定量分析钴的线形范围为50-200ppm，而实际贮氢合金粉中钴元素的达标范围为100-150ppm;从图2可以看出，本发明定量分析锰的线形范围为10-40ppm，而实际贮氢合金粉中锰元素的达标范围为22-28ppm;从图3可以看出，本发明定量分析镍的线形范围为100-400ppm，而实际贮氢合金粉中镍元素的达标范围为220-280ppm。
表1实施例1原子吸收光谱的仪器参数
table see original document page 12(5) 样品中待测金属元素含量的测定table see original document page 14table see original document page 16(6)样品中待测金属元素含量的测定 按（4)测定标准溶液吸光度的方法定量分析样品溶液中待测金属元素 的吸光度，然后在相应金属元素的工作曲线上根据其对应吸光度找出对应的 浓度值。然后通过下式计算金属元素在贮氢合金粉中的重量百分比。table see original document page 17
本发明提供了一种定量分析合金中金属元素的方法，该方法包括将合金 溶解成均一的金属盐溶液，在待测金属的吸收波长下用原子吸收光谱仪定量 分析待测金属在该金属盐溶液中的浓度，按照待测金属在合金中的含量二 100%X (待测金属浓度X合金样品金属盐溶液总体积）/金属样品总质量；
计算金属元素在合金中的含量，其中，所述待测金属元素的含量不低于0.5 重量％，所述待测金属元素的吸收波长为待测金属元素的次灵敏吸收线。
对于每一种金属元素而言，都存在很多吸收波长，但是现有技术只采用 待测金属元素所有吸收波长中的最灵敏线，利用原子吸收光谱进行元素的定 量分析。本发明定量分析的对象是合金中的金属元素（如贮氢合金粉样品中
影响电池性能的金属元素），该样品中金属元素的特点是含量不低于0.5重量
%，且构成合金的各种金属元素含量的大致比例已知，因此本发明的发明人 发现使用上述金属元素的次灵敏线吸收线也能满足对上述合金中金属元素 进行定量分析的要求。而且选择几种金属元素的次灵敏吸收线对样品中混合 存在的该待测金属进行分析时，无需根据不同金属元素的含量分别高倍稀释 合金样品金属盐溶液才进行分析，只需使用不同待测元素的光源并调节相应 的仪器参数对一份合金样品金属盐溶液原液直接测量即可。
所述待测金属的次灵敏吸收线为不与合金中其他金属的吸收波长重合 的次灵敏吸收线。每种金属元素都存在多条次灵敏吸收线，如果组成合金的 待测金属和其他金属的存在少数相距很近甚至重合的次灵敏吸收线，在测量 时会发生干扰，因此本发明优选待测金属的不受合金中其他金属的吸收波长 干扰的次灵敏吸收线。所述待测金属的不受合金中其他金属的吸收波长干扰
的次灵敏吸收线，指在该次灵敏吸收线土o.i纳米范围内不存在其他金属的
吸收波长。所述次灵敏吸收线除无干扰外，还需具备线性好、灵敏度与合金 中所含待测金属含量相适宜的特点。原子吸收光谱仪的原理是将含待测金属元素的溶液通过原子化系统喷 成细雾，随载气进入火焰，并在火焰中解离成基态原子。当空心阴极灯辐射 出待测元素的所有吸收波长光通过火焰时，因被火焰中待测元素的基态原子 吸收而减弱。因此，本发明可以采用本领域常用的方法将合金样品溶解成均 一的金属盐溶液。所述将合金样品溶解成均一的金属盐溶液的方法包括用王 水溶解所述合金样品后，浓縮所得溶解有合金样品的王水至析出晶体，加入 盐酸和去离子水溶解析出的晶体，定容。其中，优选王水的用量能够溶解样 品且稍稍过量。浓縮可以通过本领域常用的方法实现，优选缓慢加热，可以 除去绝大部分过量的王水。加热至溶有样品的王水析出晶体为止，此时过量 的王水已经蒸发掉，溶液近干，样品中形成的金属元素可溶性盐仍保持稳定。 此外，加入盐酸和去离子水溶解析出晶体时，可以通过加热加速样品中可溶 性盐的溶解。本发明的方法适用于测定合金中各种含量不低于0.5重量％的 金属元素，比如碱性电池的负极活性物质贮氢合金中，对电池性能影响大的 金属元素测量的必要性更大，因此，所述贮氢合金中的待测金属元素为钴、 锰和/或镍。
所述原子吸收光谱仪通常包括由光源、原子化系统、分光系统、检测系 统组成。原子吸收光谱仪最常用的光源是空心阴极灯， 一般由一个空心圆筒 形阴极和一个阳极组成，阴极由待测元素纯金属或其合金制成。当两极间加 上一定电压时，则因阴极表面溅射出来的待测金属原子被激发，便发射出特 征光。所述原子化系统可以将待测元素转变成原子蒸气，分为火焰原子化系 统和无火焰原子系统。火焰原子化系统包括喷雾器、雾化室、燃烧器和火焰 及气体供给部分。火焰是将试样雾滴蒸发、干燥并经过热解离或还原作用产 生大量基态原子的能源，常用的火焰是空气乙炔火焰。气体供给部分供给空 气和乙炔的比例、燃烧器的燃烧头的高度和角度在试样原子化作用过程中起 关键作用。本发明原子化系统的气体供给优选为空气和乙炔的流量比为7: 1至8: 1，燃烧头的高度和角度因不同的待测金属元素而不同。所述分光系统 包括色散元件、凹面镜、狭缝等部分。调节狭缝的宽度可以将待测元素的测 定谱线与邻近谱线分开，本发明优选0.3-0.5纳米，在此范围内可保证次灵 敏吸收线与邻近干扰谱线分开。所述检测系统由光电倍增管、放大器、对数 转换器、指示器和自动调节、自动校准等部分组成，是将光信号转变成电信 号并进行测量的装置。
在实验条件固定的情况下，被测波长（待测金属元素的最灵敏吸收线或 次灵敏吸收线）光强的变化与火焰中待测元素基态原子的浓度存在定量关 系，即遵守朗伯-比尔定律，从而与试样中待测元素的浓度存在定量关系， 即：
A=KC
式中，A代表待测元素的吸光度；K代表与实验条件有关的系数，当实 验条件固定时为常数。
可以采用本领域常用的利用原子光谱仪定量分析的方法如标准曲线法 和标准加入法。其中标准曲线的绘制方法包括按原子吸收光谱仪的操作规 程，打开仪器开关，装好待测元素空心阴极灯，待仪器稳定后，调整仪器参 数，测定该元素的系列标准溶液的吸光度，然后以系列标准溶液的浓度为横 坐标，以对应的吸光度为纵坐标绘制工作曲线。然后测定合金样品金属盐溶 液的吸光度，从标准曲线上可以得到合金样品金属盐溶液中待测金属元素的 浓度。
所述合金为贮氢合金，所述贮氢合金中的待测金属元素为钴，优选所述 原子吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.3-0.5纳米，次灵敏吸收线为
252.1纳米；原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: l至8: 1，
燃烧器的燃烧头高度为4.5-5.5毫米，燃烧头角度为42-48°。更优选所述原 子吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.4纳米，次灵敏吸收线为252.1纳
9米；原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: 1，燃烧器的燃烧头
高度为5毫米，燃烧头角度为45。。
所述合金为贮氢合金，所述贮氢合金中的待测金属元素为锰，优选所述
原子吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.3-0.5纳米，次灵敏吸收线为
403.2纳米；原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: l至8: 1，
燃烧器的燃烧头高度为9.5-10.5毫米，燃烧头角度为0-3°。更优选所述原子 吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.4纳米，次灵敏吸收线为403.2纳米； 原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: 1，燃烧器的燃烧头高度 为IO毫米，燃烧头角度为0。。
所述合金为贮氢合金，所述贮氢合金中的待测金属元素为镍，优选所述 原子吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.3-0.5纳米，次灵敏吸收线为
323.3纳米；原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: l至8: 1，
燃烧器的燃烧头高度为4.5-5.5毫米，燃烧头角度为0-3°。更优选所述原子 吸收光谱仪的分光系统的狭缝宽度为0.4纳米，次灵敏吸收线为323.3纳米； 原子化系统的气体供给为空气和乙炔的流量比为7: 1，燃烧器的燃烧头高度 为5毫米，燃烧头角度为O。。
除非特别说明，本发明具体实施方式中所用的药品均为市售的分析纯试 齐U。下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
本实施例说明本发明提供的定量分析合金中含量不低于0.5重量％的金 属元素的方法。
(1)待测金属元素（Co、 Mn或Ni)标准贮备液的制备
准确称取纯金属（Co、 Mn或Ni，纯度为99.99%) 1.0000克置于烧杯 中，加入适量王水（硝酸：盐酸-h 3)约5毫升，缓慢加热至金属完全溶解后，继续加热浓縮至1毫升左右，停止加热，冷却。然后加入10毫升6
摩尔/升的盐酸，溶解析出的晶体，将所得的溶液转移至iooo毫升容量瓶中， 用去离子水冲洗该烧杯三次，转移冲洗下的溶液到同一容量瓶中，去离子水 定容，摇匀。
(2) 待测金属标准溶液的配制
(a) Co标准溶液的配制
将（1)配制好的Co标准贮备液，用去离子水稀释，分别配制成50微 克/毫升、100微克/毫升、150微克/毫升、200微克/毫升的系列标准溶液。
(b) Mn标准溶液的配制
将（1)配制好的Mn标准贮备液，用去离子水稀释，分别配制成10微 克/毫升、20微克/毫升、30微克/毫升、40微克/毫升的系列标准溶液。
(c) Ni标准溶液的配制
将（1)配制好的Ni标准贮备液，用去离子水稀释，分别配制成100微 克/毫升、200微克/毫升、300微克/毫升、400微克/毫升的系列标准溶液。
(3) 制备合金样品的金属盐溶液
准确称取0.1000克贮氢合金粉样品至于三角瓶中，加入15毫升王水(硝 酸：盐酸-l: 3)，缓慢加热使样品完全溶解，继续加热使所得混合溶液近干 (有晶体析出）时停止加热，冷却。加入30毫升去离子水中及1毫升6摩 尔/升的盐酸，稍稍加热使可溶性盐溶解，冷却后，将所得溶液移入250毫升 的容量瓶中，用去离子水定容，摇匀。
(4) 标准曲线的绘制
按原子吸收光谱仪的操作规程，打开仪器开关，装好待测元素空心阴极 灯，待仪器稳定后，按照表l调整仪器参数，测定该元素的系列标准溶液的 吸光度，然后以系列标准溶液的浓度为横坐标，以对应的吸光度为纵坐标绘 制工作曲线。所得待测元素的标准曲线见图1至图3。从图l可以看出，本发明定量分析钴的线形范围为50-200ppm，而实际贮氢合金粉中钴元素的达标范围为100-150ppm;从图2可以看出，本发明定量分析锰的线形范围为10-40ppm，而实际贮氢合金粉中锰元素的达标范围为22-28ppm;从图3可以看出，本发明定量分析镍的线形范围为100-400ppm，而实际贮氢合金粉中镍元素的达标范围为220-280ppm。
表1实施例1原子吸收光谱的仪器参数