专利名称：一种azo陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法
技术领域：
本发明涉及一种物质含量的分析方法，特别是涉及一种AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法。
背景技术：
氧化物透明导电薄膜简称TC0，主要有In、Sb、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料，其中以锡掺氧化铟薄膜(IT0)为代表，具有禁带宽、可见光谱区透射率高和电阻率低等综合光电性能。近年来，随着氧化锌薄膜的研究的不断深入，铝掺氧化锌薄膜(AZO)具有与ITO薄膜相媲美的光电心里，以及成本低和在氢等离子体中稳定性等优点被认为是最有发展潜力的TCO薄膜材料之一。其中，氧化铝的掺杂含量在0 5wt%范围内。
对AZO靶材中氧化锌与氧化铝含量的测定，是AZO靶材生产企业进行产品质量控制的必要手段。氧化锌与氧化铝含量的测定除了可以用EDS、XRF仪器进行分析外，氧化锌与氧化铝的测定可采用EDTA络合滴定法，而在原国家标准电子玻璃中氧化锌与氧化铝的含量测定方法中，由于PAN在使用过程中会出现僵化现象，滴定终点突变不明显，导致终点判定困难。此外，AZO靶材中氧化锌与氧化铝的含量相差悬殊，使用原标准中的连续滴定法，无法准确定量测定。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种设备投入少、操作过程简单、测量的准确性高、重复性好、能满足AZO靶材生产中品质检测需要的AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法，包括如下步骤
一是标准溶液的标定
其中Cu2+标液标定吸取5ml EDTA标准溶液于250ml锥形瓶中，加入IOml pH值为4. 3的缓冲溶液，加5滴PAN指示剂，以Cu2+标液滴定，至溶液由黄变绿，加入IOml乙醇，继续滴定至紫红色，记录读数V1 ；
按下式计算Cu2+标液对EDTA标液的换算系数k
5
Jt = —(I)
r I
式中V\—Cu2+标液的体积，ml ； k一Cu2+标液对EDTA标液的换算系数；
其中Zn2+标液的标定吸取5ml Zn2+标液于250ml锥形瓶中，加入IOml EDTA溶液，加对硝基酚指示剂一滴，先用1+1氨水调至黄色，再用1+1盐酸调至无色并过量3滴，加入15ml缓冲溶液，加PAN指示剂10滴,用Cu2+标液滴定,近终点时加入IOml乙醇,继续滴定至紫红色，记录读数V2 ;按下式计算滴定度5x0,9999
r _ IQ kV7(3)
式中TM — EDTA标准溶液对氧化锌的滴定度，mg/ml ；
V2-Zn2+消耗Cu2+标液体积，ml ； 其中Al3+标液的标定吸取5ml Al3+标液于250ml锥形瓶中，加入IOml EDTA溶液，力口对硝基酚指示剂一滴，用氨水滴至黄色，再用盐酸调至无色并过量3滴，加热煮沸3min，加A IOml缓冲溶液，10滴PAN指示剂，趁热用Cu2+标液滴定过量的EDTA，近终点加入IOml乙醇，继续滴定至紫红色，不计体积数；加入Ig氟化铵，摇动，加热煮沸2min,使与Al3+络合的EDTA释放出来，溶液又变成绿色，补加5ml缓冲溶液与3滴PAN指示剂，再用Cu2+标液滴定至紫红色，记录读数V3 ;按下式计算滴定度
T 5x1
(2)
式中— EDTA标准溶液对氧化铝的滴定度，mg/ml ；
V3-Al3+消耗Cu2+标液体积，ml ；
二是AZO陶瓷靶材试样中氧化锌与氧化铝含量的测定将AZO陶瓷靶材试样经盐酸和硝酸的混合酸溶液微波消解后配制成试液，采用两份试液分开滴定进行氧化锌和氧化铝含量的滴定测量；第一份试液用于氧化锌含量测量时，加入过量的EDTA与锌离子络合，以氟化铵掩蔽铝离子，加入缓冲溶液，以PAN为指示剂，通过添加表面活性剂增加指示剂PAN的溶解度，用Cu2+标液滴定过量的EDTA，使用滴定终点时Cu2+标液滴定体积数计算氧化锌的含量；第二份试液用于氧化铝含量测量时，加入过量的EDTA煮沸处理，调节pH值，使铝离子和锌离子与EDTA完全络合，加入缓冲溶液，用Cu2+标液滴定剩余的EDTA后，加入氟化铵掩蔽铝离子，置换出与铝离子络合的EDTA，再用Cu2+标液置换滴定析出与铝含量相当的EDTA，使用滴定终点时Cu2+标液滴定体积数计算氧化铝的含量。所述的缓冲溶液为pH值是4. 3的乙酸钠溶液。所述的滴定指示剂PAN溶液中添加的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、TritonX-100、吐温80、0P乳化剂中的一种或多种联合使指示剂PAN的溶解度增加与滴定终点变色明显。所述的铜标液与EDTA标液的摩尔比为M0^Medta=I : 4。所述酸碱指示剂为对硝基酚。所述PAN指示剂溶液中添加的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠与TritonX-100浓度为10 50g I71，吐温80与OP乳化剂为10% 30%。所述的PAN指示剂溶液使用乙醇与水混合溶剂，其中Vis =V*=5 3:1。本发明的有益效果是本发明在原有标准的基础上，结合AZO靶材中氧化锌与氧化铝含量相差悬殊的实际情况，对靶材中氧化锌与氧化铝含量分别测定，并采用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、吐温80、0P乳化剂、TritonX-100中的一种或一种以上联合使用作为增敏，使指示剂终点突变敏锐、准确度高，测定结果准确稳定，重现性好。
图I为本发明所述验证试验数据表。图2为本发明所述重复性实验数据表。图3为本发明所述精密度试验结果表。图4为本发明的操作流程方框图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进一步说明。参见图4，一种AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法，包括如下步骤 标准溶液的标定 步骤一是Cu2+标液标定吸取5ml EDTA标准溶液于250ml锥形瓶中，加入IOml pH值为4. 3的缓冲溶液，加5滴PAN指示剂，以Cu2+标液滴定，至溶液由黄变绿，加入IOml乙醇，继续滴定至紫红色，记录读数V1 ；
按下式计算Cu2+标液对EDTA标液的换算系数k
^ 5
k =(I)
^ I
式中V\—Cu2+标液的体积，ml ； k一Cu2+标液对EDTA标液的换算系数；
步骤二是Zn2+标液的标定吸取5ml Zn2+标液于250ml锥形瓶中，加入IOml EDTA溶液，加对硝基酚指示剂一滴，先用1+1氨水调至黄色，再用1+1盐酸调至无色并过量3滴，加A 15ml缓冲溶液,加PAN指示剂10滴,用Cu2+标液滴定,近终点时加入IOml乙醇,继续滴定至紫红色，记录读数\ ;按下式计算滴定度
_ 5x0.9999
T —--(3)
-10 —R、)
式中TM — EDTA标准溶液对氧化锌的滴定度，mg/ml ；
V2-Zn2+消耗Cu2+标液体积，ml ；
步骤三是Al3+标液的标定吸取5ml Al3+标液于250ml锥形瓶中，加入IOml EDTA溶液，加对硝基酚指示剂一滴，用氨水滴至黄色，再用盐酸调至无色并过量3滴，加热煮沸3min，加入IOml缓冲溶液，10滴PAN指示剂，趁热用Cu2+标液滴定过量的EDTA，近终点加入IOml乙醇，继续滴定至紫红色，不计体积数；加入Ig氟化铵，摇动，加热煮沸2min,使与Al3+络合的EDTA释放出来，溶液又变成绿色，补加5ml缓冲溶液与3滴PAN指示剂，再用Cu2+标液滴定至紫红色，记录读数V3 ;按下式计算滴定度
r 5x1
r-=瓦(2>
式中=Tjtw-EDTA标准溶液对氧化铝的滴定度，mg/ml ；
V3-Al3+消耗Cu2+标液体积，ml ；
AZO陶瓷靶材试样中氧化锌与氧化铝含量的测定先将AZO陶瓷靶材试样经盐酸和硝酸的混合酸溶液微波消解配成试液；在第一份试液中，加入过量的EDTA与锌离子络合，以氟化铵掩蔽铝离子，加入缓冲溶液，以PAN为指示剂，通过添加表面活性剂增加PAN的溶解度，用Cu2+标液滴定过量的EDTA ;在第二份试液中，加入过量的EDTA煮沸处理，调节pH值，使铝离子和锌离子与EDTA完全络合，加入缓冲溶液，用Cu2+标液滴定剩余的EDTA后，加入氟化铵掩蔽铝离子，置换出与铝离子络合的EDTA，再用Cu2+标液置换滴定析出与铝含量相当的EDTA，滴定终点颜色突变明显。所述的缓冲溶液为pH值是4. 3的乙酸-乙酸钠。所述的PAN指示剂溶液中添加的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、吐温80、OP乳化剂、TritonX-100中的一种或一种以上联合使用作为增敏。 述的铜标液与EDTA标液的摩尔比为M012+ =Medta=I :4。PAN指示剂溶液中添加的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠与TritonX-100浓度为10 50g L'吐温80与OP乳化剂为10% 30%。
PAN指示剂溶液使用乙醇与水混合溶剂，其中Vill :V水=5 3: I。实施例I I、试剂
I. I氨水(1+1):氨水水的体积比1:1 I. 2盐酸(1+1):盐酸水的体积比1:1
I. 3 pH为4. 3的缓冲溶液称取无水醋酸钠60g，溶于适量水中，加冰醋酸100ml，以水稀释至1000ml,混合均勻,用pH计检查。I. 4 对硝基酚0. 1%
I. 5 PAN[I-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚]:称取0. 2gPAN、4g十二烷基苯磺酸钠溶于IOOml的乙醇含量为60% 90%的溶液。I. 6氟化铵AR级，固体
1.7铝标准溶液
准确称取金属铝(99. 5%以上)0. 5318g于聚四氟乙烯烧杯中，加入1+1盐酸(3. 2)50ml至溶解，冷却至室温，以水定容至100ml。I. 8锌标准溶液
准确称取锌粒(99. 8%以上)0. 8050g，溶解于80ml盐酸(3. 2)中，溶解完全后，冷却到室温，以水定容至1L，摇匀。I. 9硫酸铜标准溶液0. 005 M
称取硫酸铜(CuSO4 5H20，99%以上)2. 5221g溶于适量水中，定容至2L。I. 10 EDTA 标准溶液0. 02 M
准确称取乙二胺四乙酸二钠(99%以上)15. 0400g溶于适量水中用10%的氢氧化钠调节其至pH=5，定容至2L。2锌铝含量滴定
准确称取l.OOOg AZO试样置于烧杯中，加V盐酸V硝酸V*=1:2:3的混合酸溶液20ml，微波消解样品，冷却后移入250ml容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。微波消解具体程序如T IOO0C, 5min ；120°C,5 min ；140°C,5min ；200°C, 15 min。2. I标准试样的测定
2.I. I氧化锌含量的测定
用移液管移取25ml待测试液，移入IOOml容量瓶内，稀释至刻度，混匀。吸取IOml稀释后的待测试液于250ml锥形瓶中，加入过量的EDTA标液10ml。加对硝基酹指示剂一滴，用氨水滴至黄色，再用盐酸调至无色并过量3滴，加入Ig氟化铵。将上述溶液加热至微沸，加入IOml的缓冲溶液、PAN指示剂10滴,用Cu2+标液滴定,近终点时加入IOml乙醇,滴定至紫红色，记录滴定体积数V4。2. I. 2氧化铝含量的测定
用移液管移取IOml待测试液，加入EDTA标液30ml。加对硝基酚指示剂一滴，用氨水滴至黄色，再用盐酸调至无色并过量3滴，加热煮沸3min，加入IOml缓冲溶液，10滴PAN指示齐U，趁热用Cu2+标液滴定过量的EDTA，近终点加入IOml乙醇，继续滴定至紫红色，不计体积数。加入Ig氟化铵，摇动，加热煮沸2min，使与Al3+络合的EDTA释放出来，溶液又变成绿色，补加5ml缓冲溶液与3滴PAN指示剂，再用Cu2+标液滴定至紫红色，记录读数V5。 按下式计算出试样中氧化锌与氧化铝的含量
权利要求
1.一种AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法，其特征在于测定步骤是 将AZO陶瓷靶材试样经盐酸和硝酸的混合酸溶液微波消解后配制成试液，采用两份试液分开滴定进行氧化锌和氧化铝含量的滴定测量；第一份试液用于氧化锌含量测量时，力口入过量的EDTA与锌离子络合，以氟化铵掩蔽铝离子，加入缓冲溶液，以PAN为指示剂，通过添加表面活性剂增加指示剂PAN的溶解度，用Cu2+标液滴定过量的EDTA，使用滴定终点时Cu2+标液滴定体积数计算氧化锌的含量；第二份试液用于氧化铝含量测量时，加入过量的EDTA煮沸处理，调节pH值，使铝离子和锌离子与EDTA完全络合，加入缓冲溶液，用Cu2+标液滴定剩余的EDTA后，加入氟化铵掩蔽铝离子，置换出与铝离子络合的EDTA，再用Cu2+标液置换滴定析出与铝含量相当的EDTA，使用滴定终点时Cu2+标液滴定体积数计算氧化铝的含量。
2.如权利要求I所述AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法，其特征是所述的缓冲溶液为PH值是4. 3的乙酸钠溶液。
3.如权利要求I所述AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法，其特征是所述的滴定指示剂PAN溶液中添加的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、TritonX-100、吐温80、OP乳化剂中的一种或多种联合使指示剂PAN的溶解度增加与滴定终点变色明显。
4.如权利要求I所述AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法，其特征是所述的铜标液与EDTA标液的摩尔比为Mcu Medta- 1:4。
5.如权利要求I所述AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法，其特征是酸碱指示剂为对硝基酚。
6.如权利要求I或3所述AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法，其特征是PAN指示剂溶液中添加的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠与TritonX-100浓度为10 50g L'吐温80与OP乳化剂为10% 30%。
7.如权利要求I或3所述AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法，其特征是所述的PAN指示剂溶液使用乙醇与水混合溶剂，其中Vis =V*=5 3:1。
8.如权利要求6所述AZO陶瓷靶材中氧化锌和氧化铝含量的测定方法，其特征是PAN指示剂溶液使用乙醇与水混合溶剂，其中Vis :V*=5 3:1。
全文摘要
本发明涉及AZO陶瓷靶材中氧化锌与氧化铝含量的测定方法，在第一份试液用于氧化锌含量测量时，加入过量的EDTA与锌离子络合，以氟化铵掩蔽铝离子，加入乙酸钠缓冲溶液，以PAN为指示剂，通过添加表面活性剂增加PAN的溶解度，用Cu2+标液滴定过量的EDTA，使用滴定终点时Cu2+标液滴定体积数计算氧化锌的含量；在第二份试液用于氧化铝含量测量时，加入过量的EDTA煮沸处理，调节pH值，使铝离子和锌离子与EDTA完全络合，加入乙酸钠缓冲溶液，用Cu2+标液滴定剩余的EDTA后，加入氟化铵掩蔽铝离子，置换出与铝离子络合的EDTA，再用Cu2+标液置换滴定析出与铝含量相当的EDTA，使用滴定终点时Cu2+标液滴定体积数计算氧化铝的含量。结果准确稳定，重现性好。
文档编号G01N31/16GK102798692SQ201210228238
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者周贤界, 郑子涛, 徐敏, 刘守聪, 许积文 申请人:韶关西格玛技术有限公司