專利名稱：一種azo陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法
技術領域：
本發明涉及一種物質含量的分析方法，特別是涉及一種AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法。
背景技術：
氧化物透明導電薄膜簡稱TC0，主要有In、Sb、Zn和Cd的氧化物及其復合多元氧化物薄膜材料，其中以錫摻氧化銦薄膜(IT0)為代表，具有禁帶寬、可見光譜區透射率高和電阻率低等綜合光電性能。近年來，隨著氧化鋅薄膜的研究的不斷深入，鋁摻氧化鋅薄膜(AZO)具有與ITO薄膜相媲美的光電心里，以及成本低和在氫等離子體中穩定性等優點被認為是最有發展潛力的TCO薄膜材料之一。其中，氧化鋁的摻雜含量在0 5wt%范圍內。
對AZO靶材中氧化鋅與氧化鋁含量的測定，是AZO靶材生產企業進行產品質量控制的必要手段。氧化鋅與氧化鋁含量的測定除了可以用EDS、XRF儀器進行分析外，氧化鋅與氧化鋁的測定可采用EDTA絡合滴定法，而在原國家標準電子玻璃中氧化鋅與氧化鋁的含量測定方法中，由于PAN在使用過程中會出現僵化現象，滴定終點突變不明顯，導致終點判定困難。此外，AZO靶材中氧化鋅與氧化鋁的含量相差懸殊，使用原標準中的連續滴定法，無法準確定量測定。
發明內容
為了克服現有技術的上述缺點，本發明提供一種設備投入少、操作過程簡單、測量的準確性高、重復性好、能滿足AZO靶材生產中品質檢測需要的AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法，包括如下步驟
一是標準溶液的標定
其中Cu2+標液標定吸取5ml EDTA標準溶液于250ml錐形瓶中，加入IOml pH值為4. 3的緩沖溶液，加5滴PAN指示劑，以Cu2+標液滴定，至溶液由黃變綠，加入IOml乙醇，繼續滴定至紫紅色，記錄讀數V1 ；
按下式計算Cu2+標液對EDTA標液的換算系數k
5
Jt = —(I)
r I
式中V\—Cu2+標液的體積，ml ； k一Cu2+標液對EDTA標液的換算系數；
其中Zn2+標液的標定吸取5ml Zn2+標液于250ml錐形瓶中，加入IOml EDTA溶液，加對硝基酚指示劑一滴，先用1+1氨水調至黃色，再用1+1鹽酸調至無色并過量3滴，加入15ml緩沖溶液，加PAN指示劑10滴,用Cu2+標液滴定,近終點時加入IOml乙醇,繼續滴定至紫紅色，記錄讀數V2 ;按下式計算滴定度5x0,9999
r _ IQ kV7(3)
式中TM — EDTA標準溶液對氧化鋅的滴定度，mg/ml ；
V2-Zn2+消耗Cu2+標液體積，ml ； 其中Al3+標液的標定吸取5ml Al3+標液于250ml錐形瓶中，加入IOml EDTA溶液，力口對硝基酚指示劑一滴，用氨水滴至黃色，再用鹽酸調至無色并過量3滴，加熱煮沸3min，加A IOml緩沖溶液，10滴PAN指示劑，趁熱用Cu2+標液滴定過量的EDTA，近終點加入IOml乙醇，繼續滴定至紫紅色，不計體積數；加入Ig氟化銨，搖動，加熱煮沸2min,使與Al3+絡合的EDTA釋放出來，溶液又變成綠色，補加5ml緩沖溶液與3滴PAN指示劑，再用Cu2+標液滴定至紫紅色，記錄讀數V3 ;按下式計算滴定度
T 5x1
(2)
式中— EDTA標準溶液對氧化鋁的滴定度，mg/ml ；
V3-Al3+消耗Cu2+標液體積，ml ；
二是AZO陶瓷靶材試樣中氧化鋅與氧化鋁含量的測定將AZO陶瓷靶材試樣經鹽酸和硝酸的混合酸溶液微波消解后配制成試液，采用兩份試液分開滴定進行氧化鋅和氧化鋁含量的滴定測量；第一份試液用于氧化鋅含量測量時，加入過量的EDTA與鋅離子絡合，以氟化銨掩蔽鋁離子，加入緩沖溶液，以PAN為指示劑，通過添加表面活性劑增加指示劑PAN的溶解度，用Cu2+標液滴定過量的EDTA，使用滴定終點時Cu2+標液滴定體積數計算氧化鋅的含量；第二份試液用于氧化鋁含量測量時，加入過量的EDTA煮沸處理，調節pH值，使鋁離子和鋅離子與EDTA完全絡合，加入緩沖溶液，用Cu2+標液滴定剩余的EDTA后，加入氟化銨掩蔽鋁離子，置換出與鋁離子絡合的EDTA，再用Cu2+標液置換滴定析出與鋁含量相當的EDTA，使用滴定終點時Cu2+標液滴定體積數計算氧化鋁的含量。所述的緩沖溶液為pH值是4. 3的乙酸鈉溶液。所述的滴定指示劑PAN溶液中添加的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、TritonX-100、吐溫80、0P乳化劑中的一種或多種聯合使指示劑PAN的溶解度增加與滴定終點變色明顯。所述的銅標液與EDTA標液的摩爾比為M0^Medta=I : 4。所述酸堿指示劑為對硝基酚。所述PAN指示劑溶液中添加的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉與TritonX-100濃度為10 50g I71，吐溫80與OP乳化劑為10% 30%。所述的PAN指示劑溶液使用乙醇與水混合溶劑，其中Vis =V*=5 3:1。本發明的有益效果是本發明在原有標準的基礎上，結合AZO靶材中氧化鋅與氧化鋁含量相差懸殊的實際情況，對靶材中氧化鋅與氧化鋁含量分別測定，并采用表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉、吐溫80、0P乳化劑、TritonX-100中的一種或一種以上聯合使用作為增敏，使指示劑終點突變敏銳、準確度高，測定結果準確穩定，重現性好。
圖I為本發明所述驗證試驗數據表。圖2為本發明所述重復性實驗數據表。圖3為本發明所述精密度試驗結果表。圖4為本發明的操作流程方框圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明進一步說明。參見圖4，一種AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法，包括如下步驟 標準溶液的標定 步驟一是Cu2+標液標定吸取5ml EDTA標準溶液于250ml錐形瓶中，加入IOml pH值為4. 3的緩沖溶液，加5滴PAN指示劑，以Cu2+標液滴定，至溶液由黃變綠，加入IOml乙醇，繼續滴定至紫紅色，記錄讀數V1 ；
按下式計算Cu2+標液對EDTA標液的換算系數k
^ 5
k =(I)
^ I
式中V\—Cu2+標液的體積，ml ； k一Cu2+標液對EDTA標液的換算系數；
步驟二是Zn2+標液的標定吸取5ml Zn2+標液于250ml錐形瓶中，加入IOml EDTA溶液，加對硝基酚指示劑一滴，先用1+1氨水調至黃色，再用1+1鹽酸調至無色并過量3滴，加A 15ml緩沖溶液,加PAN指示劑10滴,用Cu2+標液滴定,近終點時加入IOml乙醇,繼續滴定至紫紅色，記錄讀數\ ;按下式計算滴定度
_ 5x0.9999
T —--(3)
-10 —R、)
式中TM — EDTA標準溶液對氧化鋅的滴定度，mg/ml ；
V2-Zn2+消耗Cu2+標液體積，ml ；
步驟三是Al3+標液的標定吸取5ml Al3+標液于250ml錐形瓶中，加入IOml EDTA溶液，加對硝基酚指示劑一滴，用氨水滴至黃色，再用鹽酸調至無色并過量3滴，加熱煮沸3min，加入IOml緩沖溶液，10滴PAN指示劑，趁熱用Cu2+標液滴定過量的EDTA，近終點加入IOml乙醇，繼續滴定至紫紅色，不計體積數；加入Ig氟化銨，搖動，加熱煮沸2min,使與Al3+絡合的EDTA釋放出來，溶液又變成綠色，補加5ml緩沖溶液與3滴PAN指示劑，再用Cu2+標液滴定至紫紅色，記錄讀數V3 ;按下式計算滴定度
r 5x1
r-=瓦(2>
式中=Tjtw-EDTA標準溶液對氧化鋁的滴定度，mg/ml ；
V3-Al3+消耗Cu2+標液體積，ml ；
AZO陶瓷靶材試樣中氧化鋅與氧化鋁含量的測定先將AZO陶瓷靶材試樣經鹽酸和硝酸的混合酸溶液微波消解配成試液；在第一份試液中，加入過量的EDTA與鋅離子絡合，以氟化銨掩蔽鋁離子，加入緩沖溶液，以PAN為指示劑，通過添加表面活性劑增加PAN的溶解度，用Cu2+標液滴定過量的EDTA ;在第二份試液中，加入過量的EDTA煮沸處理，調節pH值，使鋁離子和鋅離子與EDTA完全絡合，加入緩沖溶液，用Cu2+標液滴定剩余的EDTA后，加入氟化銨掩蔽鋁離子，置換出與鋁離子絡合的EDTA，再用Cu2+標液置換滴定析出與鋁含量相當的EDTA，滴定終點顏色突變明顯。所述的緩沖溶液為pH值是4. 3的乙酸-乙酸鈉。所述的PAN指示劑溶液中添加的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、吐溫80、OP乳化劑、TritonX-100中的一種或一種以上聯合使用作為增敏。 述的銅標液與EDTA標液的摩爾比為M012+ =Medta=I :4。PAN指示劑溶液中添加的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉與TritonX-100濃度為10 50g L'吐溫80與OP乳化劑為10% 30%。
PAN指示劑溶液使用乙醇與水混合溶劑，其中Vill :V水=5 3: I。實施例I I、試劑
I. I氨水(1+1):氨水水的體積比1:1 I. 2鹽酸(1+1):鹽酸水的體積比1:1
I. 3 pH為4. 3的緩沖溶液稱取無水醋酸鈉60g，溶于適量水中，加冰醋酸100ml，以水稀釋至1000ml,混合均勻,用pH計檢查。I. 4 對硝基酚0. 1%
I. 5 PAN[I-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚]:稱取0. 2gPAN、4g十二烷基苯磺酸鈉溶于IOOml的乙醇含量為60% 90%的溶液。I. 6氟化銨AR級，固體
1.7鋁標準溶液
準確稱取金屬鋁(99. 5%以上)0. 5318g于聚四氟乙烯燒杯中，加入1+1鹽酸(3. 2)50ml至溶解，冷卻至室溫，以水定容至100ml。I. 8鋅標準溶液
準確稱取鋅粒(99. 8%以上)0. 8050g，溶解于80ml鹽酸(3. 2)中，溶解完全后，冷卻到室溫，以水定容至1L，搖勻。I. 9硫酸銅標準溶液0. 005 M
稱取硫酸銅(CuSO4 5H20，99%以上)2. 5221g溶于適量水中，定容至2L。I. 10 EDTA 標準溶液0. 02 M
準確稱取乙二胺四乙酸二鈉(99%以上)15. 0400g溶于適量水中用10%的氫氧化鈉調節其至pH=5，定容至2L。2鋅鋁含量滴定
準確稱取l.OOOg AZO試樣置于燒杯中，加V鹽酸V硝酸V*=1:2:3的混合酸溶液20ml，微波消解樣品，冷卻后移入250ml容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻。微波消解具體程序如T IOO0C, 5min ；120°C,5 min ；140°C,5min ；200°C, 15 min。2. I標準試樣的測定
2.I. I氧化鋅含量的測定
用移液管移取25ml待測試液，移入IOOml容量瓶內，稀釋至刻度，混勻。吸取IOml稀釋后的待測試液于250ml錐形瓶中，加入過量的EDTA標液10ml。加對硝基酹指示劑一滴，用氨水滴至黃色，再用鹽酸調至無色并過量3滴，加入Ig氟化銨。將上述溶液加熱至微沸，加入IOml的緩沖溶液、PAN指示劑10滴,用Cu2+標液滴定,近終點時加入IOml乙醇,滴定至紫紅色，記錄滴定體積數V4。2. I. 2氧化鋁含量的測定
用移液管移取IOml待測試液，加入EDTA標液30ml。加對硝基酚指示劑一滴，用氨水滴至黃色，再用鹽酸調至無色并過量3滴，加熱煮沸3min，加入IOml緩沖溶液，10滴PAN指示齊U，趁熱用Cu2+標液滴定過量的EDTA，近終點加入IOml乙醇，繼續滴定至紫紅色，不計體積數。加入Ig氟化銨，搖動，加熱煮沸2min，使與Al3+絡合的EDTA釋放出來，溶液又變成綠色，補加5ml緩沖溶液與3滴PAN指示劑，再用Cu2+標液滴定至紫紅色，記錄讀數V5。 按下式計算出試樣中氧化鋅與氧化鋁的含量
權利要求
1.一種AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法，其特征在于測定步驟是 將AZO陶瓷靶材試樣經鹽酸和硝酸的混合酸溶液微波消解后配制成試液，采用兩份試液分開滴定進行氧化鋅和氧化鋁含量的滴定測量；第一份試液用于氧化鋅含量測量時，力口入過量的EDTA與鋅離子絡合，以氟化銨掩蔽鋁離子，加入緩沖溶液，以PAN為指示劑，通過添加表面活性劑增加指示劑PAN的溶解度，用Cu2+標液滴定過量的EDTA，使用滴定終點時Cu2+標液滴定體積數計算氧化鋅的含量；第二份試液用于氧化鋁含量測量時，加入過量的EDTA煮沸處理，調節pH值，使鋁離子和鋅離子與EDTA完全絡合，加入緩沖溶液，用Cu2+標液滴定剩余的EDTA后，加入氟化銨掩蔽鋁離子，置換出與鋁離子絡合的EDTA，再用Cu2+標液置換滴定析出與鋁含量相當的EDTA，使用滴定終點時Cu2+標液滴定體積數計算氧化鋁的含量。
2.如權利要求I所述AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法，其特征是所述的緩沖溶液為PH值是4. 3的乙酸鈉溶液。
3.如權利要求I所述AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法，其特征是所述的滴定指示劑PAN溶液中添加的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、TritonX-100、吐溫80、OP乳化劑中的一種或多種聯合使指示劑PAN的溶解度增加與滴定終點變色明顯。
4.如權利要求I所述AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法，其特征是所述的銅標液與EDTA標液的摩爾比為Mcu Medta- 1:4。
5.如權利要求I所述AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法，其特征是酸堿指示劑為對硝基酚。
6.如權利要求I或3所述AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法，其特征是PAN指示劑溶液中添加的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉與TritonX-100濃度為10 50g L'吐溫80與OP乳化劑為10% 30%。
7.如權利要求I或3所述AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法，其特征是所述的PAN指示劑溶液使用乙醇與水混合溶劑，其中Vis =V*=5 3:1。
8.如權利要求6所述AZO陶瓷靶材中氧化鋅和氧化鋁含量的測定方法，其特征是PAN指示劑溶液使用乙醇與水混合溶劑，其中Vis :V*=5 3:1。
全文摘要
本發明涉及AZO陶瓷靶材中氧化鋅與氧化鋁含量的測定方法，在第一份試液用于氧化鋅含量測量時，加入過量的EDTA與鋅離子絡合，以氟化銨掩蔽鋁離子，加入乙酸鈉緩沖溶液，以PAN為指示劑，通過添加表面活性劑增加PAN的溶解度，用Cu2+標液滴定過量的EDTA，使用滴定終點時Cu2+標液滴定體積數計算氧化鋅的含量；在第二份試液用于氧化鋁含量測量時，加入過量的EDTA煮沸處理，調節pH值，使鋁離子和鋅離子與EDTA完全絡合，加入乙酸鈉緩沖溶液，用Cu2+標液滴定剩余的EDTA后，加入氟化銨掩蔽鋁離子，置換出與鋁離子絡合的EDTA，再用Cu2+標液置換滴定析出與鋁含量相當的EDTA，使用滴定終點時Cu2+標液滴定體積數計算氧化鋁的含量。結果準確穩定，重現性好。
文檔編號G01N31/16GK102798692SQ201210228238
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月4日 優先權日2012年7月4日
發明者周賢界, 鄭子濤, 徐敏, 劉守聰, 許積文 申請人:韶關西格瑪技術有限公司