CN102798604A

CN102798604A - 检测高纯及超纯氨中铁含量的方法

Info

Publication number: CN102798604A
Application number: CN2012103056813A
Authority: CN
Inventors: 金向华; 王磊; 王海
Original assignee: Suzhou Jinhong Gas Co Ltd
Current assignee: Suzhou Jinhong Gas Co Ltd
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明公开了一种检测高纯及超纯氨中铁含量的方法，采用的取样方法是直接将4N高纯氨通入到水中溶解，加入还原剂盐酸羟胺将Fe³⁺还原成Fe²⁺，加入缓冲溶液，调节pH，在pH>4的情况下，加显色剂1,10-菲啰啉溶液，Fe²⁺与显色剂发生络合反应，生成橙红色络合物，显色15min，用紫外可见分光光度计在波长为510nm处检测溶液吸光度。本发明具有取样简单，操作方便、结果准确的优点，可操作性强的优点。

Description

检测高纯及超纯氨中铁含量的方法

技术领域

本发明涉及一种气体中杂质的检测方法，特别涉及一种检测高纯及超纯氨中铁含量的方法。

背景技术

电子级超纯氨是一种非常重要的新型光电子材料，也是MOCVD技术制备GaN的重要基础材料。在生产制造发光二极管（LED）、平板显示器（FPD）、半导体和多晶硅太阳能电池片过程中有着广泛的用途。尤其LED芯片在生长过程中，超高纯氨气被用于金属有机化合物化学气相淀积（MOCVD）外延生长过程中，它与金属有机物的前驱物三甲基镓（Ga(CH3)3）在高温高压下发生化学反应生成氮化镓：

Ga(CH3)3(g)+NH3(g)→GaN(s)+3CH4(g)

因此，所用氨气的纯度越高，制备的蓝光LED功耗越小，发光强度越大，使用寿命越长。所以说7N电子级超纯氨是LED晶体制造领域重要的上游关键配套材料，对其纯度的控制是产业链发展中的一个重要环节，直接决定着LED行业的发展。

高纯氨/超纯氨的铁含量最为气体产品质量的一个重要指标，越来越受到人们的关注与重视。研究表明超纯氨、高纯氨中铁会造成一定程度的设备腐蚀和催化剂中毒，不利于生产控制。因此对高纯氨/超纯氨中的铁含量进行检测已成为生产与使用过程中的重要环节。高纯氨/超纯氨中的铁主要来源于原料氨，而原料氨中的与运输或者流通时不锈钢管道起锈化化学反应产生的。一般来说，其铁含量都很低的，都是呈气态或者气态大分子形式存在，目前没有专门的仪器来检测，只能通过适当的方式汽化或者吸附或溶解等方法，然后再利用检测设备来进行定量。目前测试的方法主要有紫外分光光度计法，比浊法或者ICP-MS法，但这些方法操作繁琐，重复性较差。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服背景技术的不足，提供一种切实可行的，而且操作方便、结果准确的检测高纯及超纯氨中铁含量的方法。

本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：1）取样：直接将高纯、超纯氨通入到装有水的容量瓶中溶解并计算溶解的氨气质量，容量瓶中的水为二次蒸馏水或高纯水；

2）标准曲线绘制：

取若干瓶上述混有氨气的容量瓶，按递加的方式分别加入不同容量的铁标液，然后在容量瓶中加入还原剂盐酸羟胺、缓冲溶液，调节PH，在PH>4的情况下，加显色剂1,10-菲啰啉溶液，显色15min，用紫外可见分光光度计在波长为510nm处检测溶液吸光度；从而制作好的“浓度（c）-吸光度（A）的标准曲线”；标准曲线需根据自身产品的需要而配制其他合适浓度的标液来制成。

3）计算铁含量：根据上述制作的标准曲线计算出式样中铁的浓度，从而计算出铁的含量，测定的最低检测限为5ug/kg。

本发明的反应机理是2Fe³⁺ + 2NH₂OH·HCl = 2Fe²⁺ +N₂ + 4H⁺ + 2H₂O + 2Cl^-，加入缓冲溶液，调节PH，在PH>4的情况下，加显色剂1,10-菲啰啉溶液，Fe²⁺与显色剂发生络合反应，生成橙红色络合物。显色15分钟，用紫外可见分光光度计在波长为510nm处检测溶液吸光度。

本发明的有益效果是：本发明具有取样简单、操作方便、结果准确的优点。

具体实施方式

试剂

（1）分析时只能使用分析纯试剂，二次蒸馏水或高纯水。

（2）盐酸羟胺（100g/L）——将10g盐酸羟胺溶解到60mL纯水中，然后定容至100mL。

（3）铁标准溶液——称取1.2031g六水硫酸铁铵[（NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O],精确至0.001g，用约200mL水溶解，定量转移至1000mL容量瓶中，加20mL硫酸（1+1），稀释至刻度并混匀。

（4）铁标液——将上述铁标准溶液稀释400倍，定容到1L的容量瓶中，浓度为0.4295ppm。

（5）1,10-菲啰啉溶液（3g/L）——称取0.9g 1,10菲啰啉溶解到30mL甲醇中，后稀释至300mL。

（6）乙酸-乙酸钠缓冲溶液，在20℃时pH=4.5。称取164g无水乙酸钠用500mL水溶解，加240mL冰乙酸，用水稀释至1000mL，避光保存。

仪器设备

岛津UV-2450紫外可见分光光度计。

取样

每个样品都按照下列处理方法：

取100ml容量瓶，加50mL水，然后放在电子天平上称取重量（精确到0.0001g），记录重量为m₁。取用一段直径为0.125mm的塑料软管，将其一端用专门的连接接头连接在高纯、超纯氨储罐上，软管的另一端连接上玻璃导管并插入该100ml容量瓶中，打开储罐阀门，直接将高纯、超纯氨通入到水中溶解，20-30分钟后停止，并记录此时的重量为m₂，用差量法计算出溶解于水中的高纯、超纯氨的重量。

注意：塑料软管的粗细以连接好后不漏气为宜，将氨通入到水中相关设备必须要清洁干净，在取样之前要通入待测氨气吹扫几次，而且实验过程中不能有水溅出容量瓶，通入氨气的流量以不向液面外冒出气泡为准。

标准曲线的绘制

取6只100ml容量瓶，分别加入上述铁标液0ml、2.0ml、4.0ml、6.0ml、8.0ml、10.0ml，加入2ml盐酸羟胺溶液，适量缓冲溶液（保证PH>4）,5ml 1,10菲啰啉，定容到100ml。显色15min后用UV-2450在510nm处测试标液吸光度，并制作浓度（c）-吸光度（A）标准曲线。实施例如下面表1以及表2所示。

表1

表2

样品测定

将取好的多个平行样品，加2mL盐酸羟胺溶液，5mL 1,10-菲啰啉溶液，适量乙酸-乙酸钠缓冲溶液，然后定容至100mL。显色15min后测试样品的吸光度。

结果计算

根据标准曲线和对应的试样中铁的吸光度，仪器就可公式（1）自行得出试样中铁的浓度（c）。

换言之 ………………………………（1）

其中c——物质的浓度；

A——吸光度；

l——吸收介质的厚度；

a——吸收系数。

这样试样中铁含量由公式（2）计算得出。

………………………………（2）

加标回收

做一组样品加标回收，或者空白加标回收，以证明测试结果的准确性。

Claims

1.一种检测高纯氨及超纯氨中铁含量的方法，特征是本方法是通过如下工艺步骤实现的：

1）取样：直接将高纯、超纯氨通入到装有水的容量瓶中溶解并计算溶解的氨气质量，容量瓶中的水为二次蒸馏水或高纯水；

2）标准曲线绘制：

取若干瓶上述混有氨气的容量瓶，按递加的方式分别加入不同容量的铁标液，然后在容量瓶中加入还原剂盐酸羟胺、缓冲溶液，调节PH，在PH>4的情况下，加显色剂1,10-菲啰啉溶液，显色15min，用紫外可见分光光度计在波长为510nm处检测溶液吸光度；从而制作好的“浓度（c）-吸光度（A）的标准曲线”；

3）计算铁含量：根据上述制作的标准曲线计算出式样中铁的浓度，从而计算出铁的含量。

2.如权利要求1所述的检测高纯氨及超纯氨中铁含量的方法，其特征是上述步骤1）中的氨气质量是通过如下方法计算的：取100ml容量瓶，加50mL水，然后放在电子天平上称取重量，记录重量为m₁，用一小段塑料软管的一端连接在高纯、超纯氨储罐上的不锈钢管上，软管的另一端连接上玻璃导管并插入该100ml容量瓶中，打开储罐阀门，直接将高纯、超纯氨通入到水中溶解，20-30分钟后停止，并记录此时的重量为m₂，用差量法计算出溶解于水中的高纯、超纯氨的重量，即m= m₂-m₁。

3.如权利要求1所述的检测高纯氨及超纯氨中铁含量的方法，其特征是上述步骤2）中取6只100ml容量瓶，分别加入的铁标液容量为0ml、2.0ml、4.0ml、6.0ml、8.0ml、10.0ml。

4.如权利要求1或3所示的检测高纯氨及超纯氨中铁含量的方法，其特征是所述的铁标液是按下述方法制备的：称取1.2031g六水硫酸铁铵,精确至0.001g，用约200mL水溶解，定量转移至1000mL容量瓶中，加20mL硫酸，稀释至刻度并混匀，将上述标液稀释400倍，定容到1L的容量瓶中，浓度为0.4295ppm。