專利名稱：用于石墨爐原子吸收光譜儀的石墨管及其制備方法
技術領域：
本發明涉及石墨管，具體是用于石墨爐原子吸收光譜儀的石墨管及其制備方法。
背景技術：
石墨管是石墨爐原子吸收光譜儀的原子化器，屬于易損耗材，石墨的成分就是碳。石墨爐原子吸收光譜儀的使用成本主要是石墨管的消耗。有些進口品牌的石墨管售價近千元，也僅能測定一兩百個樣品，而國產管子的使用壽命就更短，做幾十個樣品就報廢了。目前如何延長石墨管的使用壽命、降低儀器使用成本是當前廣大原子吸收用戶的迫切要求。
常見金屬元素的原子化溫度一般在1000～2500℃，在原子化過程中石墨管不能通保護氣，在這么高的溫度下石墨很容易被氧化。
為了延長管子的使用壽命和提高管子的物理性能，目前普遍使用熱解石墨做涂層。雖然熱解石墨的抗氧化能力比普通石墨要強，但畢竟還是石墨，其抗氧化能力還遠遠不能滿足人們的期望。
從上述來看，很有必要探索一種技術來延長石墨管的使用壽命、降低儀器使用成本，并且要有簡單易操作的特點。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種處理方法簡單、使用壽命長的用于石墨爐原子吸收光譜儀的石墨管。
本發明還提供上述用于石墨爐原子吸收光譜儀的石墨管的制備方法。
用于石墨爐原子吸收光譜儀的石墨管，管體由石墨制備而成，管體上設有電極，管體上除電極之外的部位覆蓋熱解石墨層，其特征在于在熱解石墨層上覆蓋一層熔點高、抗氧化能力強的金屬碳化物。
進一步的，所述金屬碳化物的金屬為La、V、Y、Nb、Mo、Ta、W、Ti、Zr或Hf。
上述用于石墨爐原子吸收光譜儀的石墨管的制備方法，其特征在于包括如下步驟 (1)將管體上除電極之外的部位覆蓋熱解石墨層的石墨管進行表面熱處理，去除熱解石墨的疏水性； (2)將金屬鹽溶液涂抹到熱解石墨上； (3)對石墨管加熱到金屬鹽原子化的溫度，使石墨管表面的碳原子在高溫下與單質金屬原子云反應生成致密的金屬碳化物。
進一步的，步驟(1)的表面熱處理是將石墨管加熱到2000～2800℃空燒1～10s或者將石墨管置于石墨爐原子吸收光譜儀內進行格式化處理。
進一步的，步驟(2)所述的金屬鹽溶液為La、V、Y、Nb、Mo、Ta、W、Ti、Zr或Hf的鹽溶液。
進一步的，步驟(3)中，對石墨管加熱到金屬鹽原子化的溫度保持4～10s。
某些金屬元素在高溫下能與碳反應生成碳化物，這些金屬炭化物的熔點更高、抗氧化能力更強。將金屬鹽溶液涂抹在石墨管表面，將石墨管加熱到一定的溫度，該金屬離子與石墨發生化學反應，在石墨管表面生成該金屬的碳化物保護層。本發明通過給石墨管鍍膜的辦法，阻隔石墨與氧的接觸，增強石墨管的抗氧化能力，從而延長始末管的壽命。
實踐表明，在保證測試精度的條件下，本發明的石墨管的使用壽命比處理之前可延長30％～50％。
圖1是現有的一種橫向加熱石墨管。
圖2是現有的一種縱向加熱石墨管。
圖中，1電極；2管體；3電極；4電極；5管體；6電極。
具體實施例方式 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。
如圖1所示，現有的橫向加熱石墨管除電極以外，管體的其它部位都覆蓋熱解石墨層，管腔內也覆蓋著熱解石墨層。
如圖2所示，現有的縱向加熱石墨管除電極以外，管體的其它部位都覆蓋熱解石墨層，管腔內也覆蓋著熱解石墨層。
下面簡述石墨管的制備過程 一、石墨管表面熱處理 現在市售的石墨管基本上都是熱解石墨管。熱解石墨是疏水性的，必需經過加熱處理(燒烤)，去除疏水性，金屬鹽溶液才能均勻地涂抹在其表面上。
熱處理的方法可以是將石墨管加熱到2000～2500℃空燒，也可以借助石墨管的格式化，來達到空燒的效果，一舉兩得。
格式化處理本身就是一個從低溫到高溫的不同溫階的加熱過程，此過程就可完成石墨管表面的熱處理。避免了空燒石墨管對石墨管的損傷。
二、可選用的金屬鹽 以下的金屬鹽類均可生成難熔的碳化物La、V、Y、Nb、Mo、Ta、W、Ti、Zr、Hf等的鹽類。
三、鹽溶液的涂抹方法 用棉花蘸金屬鹽溶液涂抹在管體的熱解石墨表面上，電極接觸面不涂抹。
可以在管腔內填充棉花，讓棉花中注入鹽溶液至飽和，保持數分鐘至幾小時不等，讓鹽溶液滲入石墨空隙內，形成更厚的保護層，達到更好的效果。
四、金屬碳化物保護膜的生成 利用高溫將金屬鹽原子化，單質金屬與石墨管表面的碳原子生成致密的炭化物保護膜。不同的金屬要求不同的溫度。
實施例 按如下步驟來制備石墨管 (1)將新的熱解石墨管裝入石墨爐原子吸收光譜儀內，做格式化處理。冷卻后從儀器內取出。
(2)用棉花蘸1.5wt％的硝酸鑭溶液涂抹在管體的熱解石墨表面上，電極接觸面不涂抹。具體處理過程為管腔外直接用棉花蘸硝酸鑭溶液涂抹一次；然后在管腔內塞入棉花，往棉花上滴加硝酸鑭溶液至飽和欲滴，讓鑭溶液滲入石墨間隙，5分鐘后將棉花取出；為增強效果在管腔外直接用棉花蘸硝酸鑭溶液再涂抹一次。
(3)以測樣的方式步驟來完成加膜的過程。升溫程序的步驟與樣品測定一樣，因此有易操作的特點，見下表。
金屬碳化物的生成在原子化階段。其中的升溫速率和各步驟的溫度均可根據實際情況作適當改變。
(4)石墨管空燒除殘 將升溫程序換回樣品檢定程序，并做空白測定，如果背景峰太高，就有必要在2500℃左右空燒除殘1～3次，直至效果滿意為止。
按以上方法處理后的石墨管的壽命可以延長30％～50％。
本發明既適用于縱向加熱石墨管，也適用于橫向加熱石墨管。
權利要求
1、用于石墨爐原子吸收光譜儀的石墨管，管體由石墨制備而成，管體上設有電極，管體上除電極之外的部位覆蓋熱解石墨層，其特征在于在熱解石墨層上覆蓋一層熔點高、抗氧化能力強的金屬碳化物。
2、根據權利要求1所述的石墨管，其特征在于所述金屬碳化物的金屬為La、V、Y、Nb、Mo、Ta、W、Ti、Zr或Hf。
3、權利要求1所述的用于石墨爐原子吸收光譜儀的石墨管的制備方法，其特征在于包括如下步驟
(1)將管體上除電極之外的部位覆蓋熱解石墨層的石墨管進行表面熱處理，去除熱解石墨的疏水性；
(2)將金屬鹽溶液涂抹到熱解石墨上；
(3)對石墨管加熱到金屬鹽原子化的溫度，使石墨管表面的碳原子在高溫下與單質金屬原子云反應生成致密的金屬碳化物。
4、根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于
步驟(1)的表面熱處理是將石墨管加熱到2000～2800℃空燒1～10s。
5、根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于
步驟(1)的表面熱處理是將石墨管置于石墨爐原子吸收光譜儀內進行格式化處理。
6、根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于
步驟(2)所述的金屬鹽溶液為La、V、Y、Nb、Mo、Ta、W、Ti、Zr或Hf的鹽溶液。
7、根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于
步驟(3)中，對石墨管加熱到金屬鹽原子化的溫度保持1～10s。
8、根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于
步驟(2)所述的金屬鹽溶液為La溶液。
9、根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于
步驟(3)中，是將石墨管置于石墨爐原子吸收光譜儀內，以測樣的步驟對石墨管進行處理。
全文摘要
本發明公開了一種用于石墨爐原子吸收光譜儀的石墨管及其制備方法，管體由石墨制備而成，管體上設有電極，管體上除電極之外的部位覆蓋熱解石墨層，其特征在于在熱解石墨層上覆蓋一層熔點高、抗氧化能力強的金屬碳化物。本發明制備方法簡單，可使石墨管的壽命延長30％～50％。本發明的制備方法既適用于縱向加熱石墨管，也適用于橫向加熱石墨管。
文檔編號G01N21/01GK101603919SQ20091004111
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月14日 優先權日2009年7月14日
發明者盧普相, 李定強, 李芳柏, 畢鴻亮, 黃賽花 申請人:廣東省生態環境與土壤研究所