大气压电解液阴极辉光放电发射光谱技术的研究进展及应用.pdf

《大气压电解液阴极辉光放电发射光谱技术的研究进展及应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4l卷分析化学(FENXIHUAXUE)评述与进展第10期2013年10月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1606～1613DOI：10．3724／SP．J．1096．2013．30230i评述与进展《石石＼＼扮、、大气压电解液阴极辉光放电发射光谱技术的研究进展及应用张真汪正邹慧君施鹰(上海大学，材料科学与工程学院，上海200072)。(中国科学院上海硅酸盐研究所，上海200050)摘要近十多年来，大气压电解液阴极辉光放电系统在原子光谱分析中作为一种新兴的检测工具而备受关注。大气压电解液阴极辉

2、光放电发射光谱技术兼具了光谱测量的稳定性、分析元素选择性和传感器测量方便、简洁性等优点。本文综述了基于等离子体的大气压电解液阴极辉光放电发射光谱技术的机理研究、仪器构建及改进和最新应用研究，并总结了该技术的优势及存在的问题，展望了其应用前景。关键词大气压；电解液阴极；辉光放电；等离子体；综述1引言1968年，Grimml提出了一种结构特殊的辉光放电光源，这种光源的结构特点是阳极离固体样品作为的阴极非常近(阴阳极间距离小于阴极暗区的长度)，因此能够有效限制放电面积，使放电处于异常辉光放电状态，大大增强了阴极溅射作用。其辉光放电原理是在

3、放电池中通入氩气，两极之间施加足够高的电压，被电场加速的氩离子使样品产生均匀的溅射，溅射出来的样品原子离开样品表面，在阳极区与氩离子碰撞而被激发，产生样品组成元素的特征光谱。Grimm辉光放电光源的主要特点是除了能进行固体样品的直接分析，还能稳定地逐层剥离样品，进行表面和逐层分析。。相比于固态电极，采用液态电极可以降低气体放电电压。而且大气压电解液阴极辉光放电发射光谱检测金属离子具有一系列优点。将样品试液作为电极，可在常压常温下产生等离子体，大大简化检测装置，易于小型化，减小进样量的同时，也减少了样品所需的分析时间及操作成本；另外，

4、等离子体所具有的放电发光特性通过光谱技术可得到准确可靠的分析结果，相比电化学分析方法具有更好的选择性和稳定性J。因此，大气压电解液阴极辉光放电发射光谱技术引起了人们的极大关注。．大气压电解液阴极辉光放电光谱仪可在大气压下运行，无需再使用易燃及昂贵的气体，极大地降低了运行成本，提升了实验室的安全保障。相比等离子体发射光谱或者原子吸收光谱仪，它所需功率仅为100W。而且不需要使用雾化器等进样部分，操作简单方便，易于实现自动化和在线分析，也适用于野外分析工作。其具有原子吸收成本低廉，又具有等离子体发射光谱高通量、多元素和高灵敏度等的优点，

5、在环境、医学、食品安全等多个领域金属离子检测、水质净化和表面改性方面有广阔应用前景。但目前在世界上仅有少数几个实验室用自行研制的仪器从事研究。本文就大气压电解液阴极辉光放电发射光谱技术在机理研究、仪器的构建及改进应用研究等方面的最新进展进行了综述。2最新进展和应用2．1大气压电解液阴极辉光放电发射光谱技术的机理研究等离子体的产生可以通过气体的放电等方式实现。其中，辉光放电等离子体是在大气压下，以进样溶液为一极，金属为一极，通过向电极间施加高压，从而导致电极间的气体发生放电所产生。放电过程中，液体电极中的溶液不断被气化，使得溶解在溶液

6、中的金属离子也进人到等离子体中并被激发，产生发射光谱，从而实现溶液中金属离子的检测。Couch和Brenner于1955年首次发现电解质辉2013-03—15收稿；2013-05-12接受本文系上海科委项目(No．12142200200)资助E-mail：wangzheng@mail．sic．ac．cn第10期张真等：大气压电解液阴极辉光放电发射光谱技术的研究进展及应用光放电(Glowdischargeofelectrolysis，GDE)的发射光谱与电解质的成分有关，并预言可以将其运用在原子光谱中。1964年，Hickling和I

7、ngram_1利用类似GDE的装置，观察到以NaP0作为电解质溶液，发出Na的橙黄色等离子光谱。此后很长一段时间相关工作的研究都没有显著进展。直到1993年，Cserfalvi等¨才提出并具体建立了电解质阴极放电系统，这个系统建立在金属电极与流动的溶液之间，命名为Electrolysis—cathodedischarge，简称ELCAD，并应用于溶液中离子的发射光谱分析。最初的电化学相关研究表明，电解质溶液的特性和浓度对分析物发射强度的影响很大。开始时，分析物发射强度会随着电解质浓度的增加而提高，但电解质达到一定浓度时，分析物发射强

8、度反而下降了。大多数实验的电解质酸度在pH值1～2为临界。实验还发现：碱金属的检出限优于其它元素，因为ELCAD产生辉光等离子体的电离温度低，而且碱金属中性原子的发射不在背景发射光谱区。Mezei等¨报道了ELCAD辉光放电阴极溅射过