专利名称：用于石墨炉原子吸收光谱仪的石墨管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及石墨管，具体是用于石墨炉原子吸收光谱仪的石墨管及其制备方法。
背景技术：
石墨管是石墨炉原子吸收光谱仪的原子化器，属于易损耗材，石墨的成分就是碳。石墨炉原子吸收光谱仪的使用成本主要是石墨管的消耗。有些进口品牌的石墨管售价近千元，也仅能测定一两百个样品，而国产管子的使用寿命就更短，做几十个样品就报废了。目前如何延长石墨管的使用寿命、降低仪器使用成本是当前广大原子吸收用户的迫切要求。
常见金属元素的原子化温度一般在1000～2500℃，在原子化过程中石墨管不能通保护气，在这么高的温度下石墨很容易被氧化。
为了延长管子的使用寿命和提高管子的物理性能，目前普遍使用热解石墨做涂层。虽然热解石墨的抗氧化能力比普通石墨要强，但毕竟还是石墨，其抗氧化能力还远远不能满足人们的期望。
从上述来看，很有必要探索一种技术来延长石墨管的使用寿命、降低仪器使用成本，并且要有简单易操作的特点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种处理方法简单、使用寿命长的用于石墨炉原子吸收光谱仪的石墨管。
本发明还提供上述用于石墨炉原子吸收光谱仪的石墨管的制备方法。
用于石墨炉原子吸收光谱仪的石墨管，管体由石墨制备而成，管体上设有电极，管体上除电极之外的部位覆盖热解石墨层，其特征在于在热解石墨层上覆盖一层熔点高、抗氧化能力强的金属碳化物。
进一步的，所述金属碳化物的金属为La、V、Y、Nb、Mo、Ta、W、Ti、Zr或Hf。
上述用于石墨炉原子吸收光谱仪的石墨管的制备方法，其特征在于包括如下步骤 (1)将管体上除电极之外的部位覆盖热解石墨层的石墨管进行表面热处理，去除热解石墨的疏水性； (2)将金属盐溶液涂抹到热解石墨上； (3)对石墨管加热到金属盐原子化的温度，使石墨管表面的碳原子在高温下与单质金属原子云反应生成致密的金属碳化物。
进一步的，步骤(1)的表面热处理是将石墨管加热到2000～2800℃空烧1～10s或者将石墨管置于石墨炉原子吸收光谱仪内进行格式化处理。
进一步的，步骤(2)所述的金属盐溶液为La、V、Y、Nb、Mo、Ta、W、Ti、Zr或Hf的盐溶液。
进一步的，步骤(3)中，对石墨管加热到金属盐原子化的温度保持4～10s。
某些金属元素在高温下能与碳反应生成碳化物，这些金属炭化物的熔点更高、抗氧化能力更强。将金属盐溶液涂抹在石墨管表面，将石墨管加热到一定的温度，该金属离子与石墨发生化学反应，在石墨管表面生成该金属的碳化物保护层。本发明通过给石墨管镀膜的办法，阻隔石墨与氧的接触，增强石墨管的抗氧化能力，从而延长始末管的寿命。
实践表明，在保证测试精度的条件下，本发明的石墨管的使用寿命比处理之前可延长30％～50％。
图1是现有的一种横向加热石墨管。
图2是现有的一种纵向加热石墨管。
图中，1电极；2管体；3电极；4电极；5管体；6电极。
具体实施例方式 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，现有的横向加热石墨管除电极以外，管体的其它部位都覆盖热解石墨层，管腔内也覆盖着热解石墨层。
如图2所示，现有的纵向加热石墨管除电极以外，管体的其它部位都覆盖热解石墨层，管腔内也覆盖着热解石墨层。
下面简述石墨管的制备过程 一、石墨管表面热处理 现在市售的石墨管基本上都是热解石墨管。热解石墨是疏水性的，必需经过加热处理(烧烤)，去除疏水性，金属盐溶液才能均匀地涂抹在其表面上。
热处理的方法可以是将石墨管加热到2000～2500℃空烧，也可以借助石墨管的格式化，来达到空烧的效果，一举两得。
格式化处理本身就是一个从低温到高温的不同温阶的加热过程，此过程就可完成石墨管表面的热处理。避免了空烧石墨管对石墨管的损伤。
二、可选用的金属盐 以下的金属盐类均可生成难熔的碳化物La、V、Y、Nb、Mo、Ta、W、Ti、Zr、Hf等的盐类。
三、盐溶液的涂抹方法 用棉花蘸金属盐溶液涂抹在管体的热解石墨表面上，电极接触面不涂抹。
可以在管腔内填充棉花，让棉花中注入盐溶液至饱和，保持数分钟至几小时不等，让盐溶液渗入石墨空隙内，形成更厚的保护层，达到更好的效果。
四、金属碳化物保护膜的生成 利用高温将金属盐原子化，单质金属与石墨管表面的碳原子生成致密的炭化物保护膜。不同的金属要求不同的温度。
实施例 按如下步骤来制备石墨管 (1)将新的热解石墨管装入石墨炉原子吸收光谱仪内，做格式化处理。冷却后从仪器内取出。
(2)用棉花蘸1.5wt％的硝酸镧溶液涂抹在管体的热解石墨表面上，电极接触面不涂抹。具体处理过程为管腔外直接用棉花蘸硝酸镧溶液涂抹一次；然后在管腔内塞入棉花，往棉花上滴加硝酸镧溶液至饱和欲滴，让镧溶液渗入石墨间隙，5分钟后将棉花取出；为增强效果在管腔外直接用棉花蘸硝酸镧溶液再涂抹一次。
(3)以测样的方式步骤来完成加膜的过程。升温程序的步骤与样品测定一样，因此有易操作的特点，见下表。
金属碳化物的生成在原子化阶段。其中的升温速率和各步骤的温度均可根据实际情况作适当改变。
(4)石墨管空烧除残 将升温程序换回样品检定程序，并做空白测定，如果背景峰太高，就有必要在2500℃左右空烧除残1～3次，直至效果满意为止。
按以上方法处理后的石墨管的寿命可以延长30％～50％。
本发明既适用于纵向加热石墨管，也适用于横向加热石墨管。
权利要求
1、用于石墨炉原子吸收光谱仪的石墨管，管体由石墨制备而成，管体上设有电极，管体上除电极之外的部位覆盖热解石墨层，其特征在于在热解石墨层上覆盖一层熔点高、抗氧化能力强的金属碳化物。
2、根据权利要求1所述的石墨管，其特征在于所述金属碳化物的金属为La、V、Y、Nb、Mo、Ta、W、Ti、Zr或Hf。
3、权利要求1所述的用于石墨炉原子吸收光谱仪的石墨管的制备方法，其特征在于包括如下步骤
(1)将管体上除电极之外的部位覆盖热解石墨层的石墨管进行表面热处理，去除热解石墨的疏水性；
(2)将金属盐溶液涂抹到热解石墨上；
(3)对石墨管加热到金属盐原子化的温度，使石墨管表面的碳原子在高温下与单质金属原子云反应生成致密的金属碳化物。
4、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于
步骤(1)的表面热处理是将石墨管加热到2000～2800℃空烧1～10s。
5、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于
步骤(1)的表面热处理是将石墨管置于石墨炉原子吸收光谱仪内进行格式化处理。
6、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于
步骤(2)所述的金属盐溶液为La、V、Y、Nb、Mo、Ta、W、Ti、Zr或Hf的盐溶液。
7、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于
步骤(3)中，对石墨管加热到金属盐原子化的温度保持1～10s。
8、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于
步骤(2)所述的金属盐溶液为La溶液。
9、根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于
步骤(3)中，是将石墨管置于石墨炉原子吸收光谱仪内，以测样的步骤对石墨管进行处理。
全文摘要
本发明公开了一种用于石墨炉原子吸收光谱仪的石墨管及其制备方法，管体由石墨制备而成，管体上设有电极，管体上除电极之外的部位覆盖热解石墨层，其特征在于在热解石墨层上覆盖一层熔点高、抗氧化能力强的金属碳化物。本发明制备方法简单，可使石墨管的寿命延长30％～50％。本发明的制备方法既适用于纵向加热石墨管，也适用于横向加热石墨管。
文档编号G01N21/01GK101603919SQ20091004111
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者卢普相, 李定强, 李芳柏, 毕鸿亮, 黄赛花 申请人:广东省生态环境与土壤研究所