利用高温质谱方法确定过渡金属在熔渣中的价态的方法

摘要

本发明属于熔体离子价态的分析方法，特别是针对利用高温质谱方法确定过渡金属在熔渣中的价态的方法。该方法利用了克努森-高温质谱测试获得气相中同元素各物质的分压比，与参照物测定获得的相应分压进行对比分析，从而获得凝聚相中过渡金属元素的价态比例关系。采用上述方法可以避免由于湿化学法在溶解渣样时将过渡金属氧化的可能性，保证了样品的原始状态，而且，这种挥发实验的进行较X射线近角衍射吸收谱法更易于实施。同时，这种方法具有可移植性，具有良好的应用前景。

主权项

1. 利用高温质谱方法确定过渡金属在熔渣中的价态的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1.测试：测试1.对过渡金属的纯氧化物进行高温挥发测试，由质谱仪测定出由该元素组成的各种气相物质的分压，并获得低价氧化物分压p(MO)与高价氧化物分压p(MO₂)的比例系数k₀；测试2.采用克努森池-高温质谱方法在高温下进行多元体系挥发实验，其中一个池中放入过渡金属纯物质，另一个池中放入熔渣样品，气相中过渡金属纯物质的离子电流强度由质谱仪记录下来，气相中参比样和熔渣样品中的离子电流强度由质谱仪记录下来得到温度-不同气相物质分压图，得到熔渣中该元素挥发出的不同物质的分压p以及比例系数k= p(MO)/ p(MO₂)；步骤2.分析：首先，分析步骤1.2得到分压图的图谱中相应的分压值，得到凝聚相中该元素挥发出的MO和MO₂的分压比k与纯物质会发出相同物质分压比k₀ 进行比较，若熔渣中k= k₀, 则表示熔体中的价态与该元素纯氧化物的价态相同；若熔渣中的k≠k₀，则表示熔体中的价态存在多样性，可根据测试中温度和氧分压的范围来确定可能存在的氧化还原对，即M^高价和M^低价，并利用测试2中获得的气相中该元素的各氧化物分压p(MO)和p(MO₂)，以及测试1中获得的比例系数k₀，带入到以下公式即可确定氧化还原对的摩尔分数比，式中：k₀为该元素稳定氧化物挥发时低价氧化物分压p(MO)与高价氧化物分压p(MO₂)的比例系数；p为熔体中该元素各氧化物在气相中的分压，单位Pa；M为过渡金属元素；X为不同价态的过渡金属元素在熔渣中的摩尔分数；   最后，根据上述步骤得到氧化还原对的摩尔分数比，结合测试2即可确定过渡金属在熔渣中的价态。