一种区分稀土离子的方法技术

本发明专利技术涉及稀土离子检测领域，针对稀土元素成分检测流程复杂的问题，本发明专利技术提供一种区分稀土离子的方法，将三联吡啶冠醚衍生物溶液和稀土硝酸盐的乙腈溶液混合，稀土硝酸盐的稀土离子选自Ce(III)、Eu(III)、Tb(III)、Sc(III)和Y(III)，加热除溶剂后加入芳烃类溶剂和乙腈，加热至固体溶解，冷至室温观察成胶现象，含有Eu(Ⅲ)、Tb(Ⅲ)或Y(Ⅲ)离子的稀土硝酸盐形成稀土凝胶；再将稀土凝胶放在紫外光下观察颜色。本发明专利技术操作简单、样品用量少、检测灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种区分稀土离子的方法
本专利技术涉及稀土离子检测领域，尤其是涉及一种区分稀土离子的方法。
技术介绍
稀土离子主要是以+3为特征氧化态的形式存在，其中，镧系元素的三价离子通常可表示为Ln(Ⅲ)，它们的4f轨道由4f0(La3+)到4f14(Lu3+)逐渐填充，具有相似的电子组态，并且Ln(Ⅲ)的构型及半径相差不大，所以Ln(Ⅲ)的性质极其相似：配合物的稳定常数、离子化合物的溶解度、离子晶体的晶格能等彼此都很接近，因此Ln(Ⅲ)离子的区分十分困难。在现有技术中，对稀土元素成分检测时，通常需要借助一些仪器及多种试剂对元素进行分析，操作流程复杂，例如，中国专利公开号CN109900680A公开了用于稀土元素测试的前处理方法及装置、以及稀土元素的检测方法，涉及稀土元素检测
，用于稀土元素测试的前处理方法，利用样品罐和吸附管形成的吸附管线使待吸附液吸附于吸附管中的树脂上，然后利用洗脱液罐、吸附管和洗脱样罐形成的洗脱管线将压力气和洗脱液通入吸附管中，将树脂上吸附的物质洗脱下来进入洗脱样罐中。用于稀土元素测试的前处理装置，其利用样品罐、吸附管和泵组依次相连形成吸附管线，利用依次相连的洗脱液罐、吸附管和洗脱样罐形成洗脱管线。稀土元素的富集过程是利用封闭的管线进行，避免了对环境的污染；利用压力气和洗脱液并行进行洗脱，洗脱速率快、效果好，提高了后续检测过程的精确度。因此，亟需设计一种操作方便、检测过程简单并且检测精度高的稀土区分方法。
技术实现思路
本专利技术为了克服稀土元素成分检测流程复杂的问题，提供一种区分稀土离子的方法，具有操作简单、样品用量少、检测灵敏度高等优点。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种区分稀土离子的方法，包括以下步骤：(1)将三联吡啶冠醚衍生物固体粉末用卤代烃溶剂溶解，配制成三联吡啶冠醚衍生物溶液；将稀土硝酸盐固体用乙腈溶解，配制成稀土硝酸盐溶液，稀土硝酸盐固体的稀土离子选自Ce(III)、Eu(III)、Tb(III)、Sc(III)和Y(III)；将三联吡啶冠醚衍生物溶液和稀土硝酸盐溶液混合得混合液，加热混合液除去溶剂得到固体；往所述固体中加入芳烃类溶剂和乙腈的混合溶剂，加热使固体溶解，冷却至室温观察成胶现象，含有Eu(Ⅲ)、Tb(Ⅲ)或Y(Ⅲ)离子的稀土硝酸盐形成稀土凝胶；(2)将步骤(1)得到的稀土凝胶放在紫外光下观察发出的荧光颜色。在形成超分子凝胶的非共价作用力中存在配位作用，稀土离子可以与一些有机小分子相互配位，所以将稀土离子掺杂到超分子凝胶中，借助凝胶材料来区分稀土离子。而且超分子凝胶的制备过程简单，只需要将一定量的凝胶因子加入合适的溶剂中，经过加热-冷却的方法即可得到超分子凝胶。稀土元素具有发射谱带窄、荧光量子产率高的优点，这些优点在稀土凝胶中也同样显现出来，所以可以通过测试稀土元素发射出不同的荧光来区分它们。本专利技术利用上述特点区分稀土离子Ce(III)、Eu(III)、Tb(III)、Sc(III)和Y(III)。在步骤(1)制备稀土凝胶时，含有Ce(Ⅲ)和Sc(Ⅲ)离子的体系不会制得凝胶，而是分别出现沉淀和溶液状态；含有Eu(Ⅲ)、Tb(Ⅲ)和Y(Ⅲ)离子的体系可以形成稀土凝胶。稀土凝胶放在紫外光下照射，含有Eu(Ⅲ)离子的凝胶发出强烈的红光，含有Tb(Ⅲ)离子的凝胶发出浅绿色荧光，含有Y(Ⅲ)离子的凝胶发出微弱的蓝光。最后用荧光分光光度计得到稀土凝胶的发射光谱，Eu(Ⅲ)、Tb(Ⅲ)和Y(Ⅲ)三种离子的发射光谱各不相同。作为优选，步骤(1)中三联吡啶冠醚衍生物溶液的浓度为0.01～0.5mol/L。作为优选，步骤(1)中稀土硝酸盐溶液的浓度为0.01～0.5mol/L。作为优选，步骤(1)中三联吡啶冠醚衍生物溶液和稀土硝酸盐溶液以相同的体积混合。作为优选，步骤(1)加热至固体全部溶解步骤中的加热温度为60～90℃。作为优选，步骤(1)所述芳烃类溶剂和乙腈的混合溶剂中芳烃类溶剂和乙腈的体积比为(1～5):1。作为优选，步骤(1)中芳烃类溶剂和乙腈的混合溶剂体积为混合液体积的0.25-0.5倍。作为优选，步骤(2)中紫外光的波长为365nm。作为优选，用荧光分光光度计测试步骤(1)得到的稀土凝胶的荧光发射光谱，其中荧光分光光度计的测试条件为：激发波长319nm，波长范围325～800nm，扫描速度240nm/min，电压700V。因此，本专利技术具有如下有益效果：(1)通过制备稀土凝胶观察成胶现象、观察稀土凝胶在紫外光照下的发光颜色就可以区分出稀土离子Ce(III)、Eu(III)、Tb(III)、Sc(III)和Y(III)，检测步骤简单，检测成本低，检测灵敏度高；(2)采用稀土凝胶的制备过程简单，易于操控，并且对实验仪器要求很低，测试样品用量少。附图说明图1为实施例1含有Ce(Ⅲ)离子的反应产物示意图。图2为实施例2含有Sc(Ⅲ)离子的反应产物示意图。图3为实施例3含有Eu(Ⅲ)、实施例4含有Tb(Ⅲ)和实施例5含有Y(Ⅲ)离子的反应产物示意图。图4为实施例3含有Eu(Ⅲ)、实施例4含有Tb(Ⅲ)和实施例5含有Y(Ⅲ)离子的稀土凝胶的荧光发射光谱。具体实施方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案做进一步说明。本专利技术中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。实施例中的有机配体三联吡啶冠醚衍生物的化学结构式为：实施例1称量100.0mg三联吡啶冠醚衍生物固体粉末，用氯仿溶解，在10mL容量瓶中定容配制浓度为0.01mol/L的三联吡啶冠醚衍生物溶液。称量55.3mg六水合硝酸铈，用乙腈溶解，在10mL容量瓶中定容成浓度为0.01mol/L的稀土硝酸盐溶液。将三联吡啶冠醚衍生物溶液和稀土硝酸盐溶液各取0.5mL加入小玻璃瓶中混合均匀，放在65℃的油浴锅中把溶剂蒸发完全。再加入0.3mL二甲苯和0.1mL乙腈，置于85℃中固体都没有完全溶解。取出瓶子放至室温，看到瓶子底部出现沉淀，并没有成胶的迹象，如图1所示。实施例2称量4.0g三联吡啶冠醚衍生物固体粉末，用二氯甲烷溶解，在10mL容量瓶中定容配制浓度为0.5mol/L的三联吡啶冠醚衍生物溶液。称量1.7g六水合硝酸钪，用乙腈溶解，在10mL容量瓶中定容成浓度为0.5mol/L的稀土硝酸盐溶液。将三联吡啶冠醚衍生物溶液和稀土硝酸盐溶液各取0.7mL加入小玻璃瓶中混合均匀，放在65℃的油浴锅中把溶剂蒸发完全。再加入0.4mL乙苯和0.1mL乙腈，置于90℃油浴锅中至固体完全溶解。取出瓶子放至室温，瓶子中为溶液态，没有成胶，如图2所示。实施例3称量1.6g三联吡啶冠醚衍生物固体粉末，用氯仿溶解，在10mL容量瓶中定容配制浓度为0.2mol/L的三联吡啶冠醚衍生物溶液。称量0.9g六水合硝酸铕，用乙腈溶解，在10mL容量瓶中定容成浓度为0.2mol/L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区分稀土离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将三联吡啶冠醚衍生物固体粉末用卤代烃溶剂溶解，配制成三联吡啶冠醚衍生物溶液；将稀土硝酸盐固体用乙腈溶解，配制成稀土硝酸盐溶液，稀土硝酸盐固体的稀土离子选自Ce(III)、Eu(III)、Tb(III)、Sc(III)和Y(III)；将三联吡啶冠醚衍生物溶液和稀土硝酸盐溶液混合得混合液，加热混合液除去溶剂得到固体；往所述固体中加入芳烃类溶剂和乙腈的混合溶剂，加热使固体溶解，然后冷却至室温观察成胶现象，含有Eu(Ⅲ)、Tb(Ⅲ)或Y(Ⅲ)离子的稀土硝酸盐形成稀土凝胶；/n（2）将步骤（1）得到的稀土凝胶放在紫外光下观察发出的荧光颜色。/n

【技术特征摘要】
1.一种区分稀土离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将三联吡啶冠醚衍生物固体粉末用卤代烃溶剂溶解，配制成三联吡啶冠醚衍生物溶液；将稀土硝酸盐固体用乙腈溶解，配制成稀土硝酸盐溶液，稀土硝酸盐固体的稀土离子选自Ce(III)、Eu(III)、Tb(III)、Sc(III)和Y(III)；将三联吡啶冠醚衍生物溶液和稀土硝酸盐溶液混合得混合液，加热混合液除去溶剂得到固体；往所述固体中加入芳烃类溶剂和乙腈的混合溶剂，加热使固体溶解，然后冷却至室温观察成胶现象，含有Eu(Ⅲ)、Tb(Ⅲ)或Y(Ⅲ)离子的稀土硝酸盐形成稀土凝胶；
（2）将步骤（1）得到的稀土凝胶放在紫外光下观察发出的荧光颜色。


2.根据权利要求1所述的一种区分稀土离子的方法，其特征在于，步骤（1）中三联吡啶冠醚衍生物溶液的浓度为0.01~0.5mol/L。


3.根据权利要求1所述的一种区分稀土离子的方法，其特征在于，步骤（1）中稀土硝酸盐溶液的浓度为0.01~0.5mol/L。


4.根据权利要求1或2或3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜光焰，陶晓博，陈婷婷，原静静，李林，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33