基体改进剂在原子吸收中的使用

王晓红

摘要：化学基体改进剂的使用已成为现代石墨炉原子吸收分析工作中的一项常规技术，一方面，为了减少原子化时样品基体的存在，需要设定足够的灰化温度。另一方面，为了避免被测元素在原子化阶段前的损失，又不能采用过高的灰化温度。基体改进剂正是为了对付这种两难的局面应运而生的。后来国际纯粹和应用化学会（IUPAC)[1]定义：“为了影响发生在原子化器中的过程，可以加入被称作为化学改进剂的试剂。它们可以帮助分析物在热处理时承受更高的温度，赶走不需要的共存无或改善原子化过程。”

关键词：基体改进剂，灰化，石墨管

主题：介绍了基体改进剂的优点以及在应用中产生的负面影响，同时阐述了两种基体改进剂，通用型基体改进剂与预还原型基体改进剂的使用方法以及总结了基体改进剂的实际使用。

1.基体改进剂对测定的影响

基体改进剂的本意是为了增加被测定元素在石墨炉升温程序中承受更高灰化温度的能力和使样品溶液基体在之一阶段更容易挥发，但在基体改进剂实际使用时，由于种种原因，基体改进剂带来的不仅仅是好处，也可能带来一些负面的影响。

1.1基改进剂对测定的好处：

(1)消除或减少被测元素在原子化前的挥发损失；

(2)消除或减少背景吸收值，提高测量准确度；

(3)有些改进剂可延长石墨管使用寿命；

1.2基体改进剂带来的负面影响：

（1）增加空白吸收信号，降低检出限；

（2）增加背景吸收；

（3）可能出现石墨炉系统被基体改进剂污染的情况，导致日后测定某些特定元素的困难；

（4）增加溶液总体积，从而需要更长的干燥时间等。

2.基体改进剂的分类

按照使用的方式分为一次性基体改进剂和长效基体改进剂；按照对被测元素的有效范围分为普通基体改进剂和通用型基体改进剂；按照作为改进剂的化学元素的类别可分为贵金属基体改进剂和难熔金属基体改进剂；按照使用的方式方法分为同时加入式基体改进剂和预还原式基体改进剂等，本文主要介绍通用型基体改进剂和预还原性基体改进剂。

2.1通用型基体改进剂。通用型基体改进剂是石墨炉原子吸收光谱应用技术的发展结果。1985年，曾有国外的研究单位把研制通用型基体改进剂作为博士后研究课题提出。实际上，在此以前，我国科学家倪哲明[2,3]等首先发现贵金属钯作为基体改进剂可以对许多被测元素起到提高热稳定性的作用。在此基础上，Schlemmer[4]等尝试用Pd和Mg(NO3)2的混合物作为测定生物样品中某些挥发性元素如As,Se等取得成功，并表现出比在此之前已经使用的改进剂更好的性能。比如，NH4H2PO4是一种赶走氯离子效果很好的化学试剂，直到现在还是作为用石墨炉原子吸收法测定Pb,Cd两元素的改进剂的首相选择。但它有着明显的特点：（1）可以起作用的元素少；（2）做基体改进剂时试剂用量大；（3）有可能增加测定时的背景吸收，甚至产生结构背景。所以在测定一些复杂基体样品时，有可能出现这样的情况：用连续光源校正背景的石墨炉原子吸收仪器测定某元素，加NH4H2PO4做基体改进剂的准确度反而不如不加NH4H2PO4的测定。另一种经常使用的，且效果很确切的基体改进剂是镍离子（通常以Ni(NO3)2形式加入）。它对于稳定As,Se,Sb,Bi等元素有很好的效果。它用做基体改进剂的一个致命的缺点是，Ni本身是一个许多用户常常需要测定的元素，同时它又是一个准高温元素，一旦有较大量的Ni加入石墨管中参与测定，就会使整个石墨炉系统（包括石墨管、石墨椎等）受到Ni元素的污染，而且很不容易清除掉。也就使得该石墨炉系统很难再测定别的样品中的微量镍元素。铜元素是一个表现跟镍很相似的元素，它也能对Se,Sn,Sb等元素起到提高热稳定性的作用，所以在测定铜基，镍基金属材料中的这些元素时，无须另外添加其他试剂就能使石墨炉原子吸收光谱分析得到很准确的结果。铜元素也是一个常见的目标测定元素，用它作为基体改进剂测定其他元素受到了很大的限制。用铜作基体改进剂还有另外的问题，有文献报道，用铜无法稳定有机样品中的被测元素Se.而用Pd作基体改进剂就没有这方面的问题。

2.2预还原型基体改进剂。这里所说的预还原型基体改进剂实际上指的是一种基体改进剂使用方式，它代表着基体改进剂应用方面发展的一个新趋势，所以把它单列出来，以期引起实际分析工作者的注意。预还原型基体改进剂与普通的基体改进剂使用上的不同之处在于：普通使用方法是将基体改进剂与样品溶液一齐加入到石墨管，然后同时经历石墨炉程序，进行测定。而预还原型基体改进剂的使用方法是，先将基体改进剂单独加入石墨管，运行一个石墨炉程序，待溶剂蒸发，改进剂成分与石墨管发生某种反应后，再将样品溶液加入测定。这样做的依据正如一些科学家所说：“贵金属元素基体改进剂的效用严重地依赖于它们的化学形态，而溶液中改进剂的化学形态又受到样品溶液基体的很大影响。”采用预还原的方式就消除了不同基体样品对改进剂的不同影响。他们采用这种方式成功的测定了Na2SO4中的AS,Se和In。另一个很重要的例子是，Pd作基体改进剂测定元素Hg.众所周知，Hg是一种很易挥发的元素，如果按照常规的基体改进剂使用方法很难用石墨炉原子吸收法测定，而采用预还原的方法就能在400℃以下进行热处理而没有汞元素的损失。

3基体改进剂的实际使用

基体改进剂的实际使用主要根据被测定的目标元素种类、样品溶液和介质的复杂程度而定，有时还应考虑测定仪器所具有的校正背景的技术。在这里，我们主要考虑测定哪些元素必须使用基体改进剂，测定哪些元素无须使用。被测元素种类对使用基体改进剂的影响大体分为三种情况：

（1）当被测定的元素属于很容易在较低温度下有挥（蒸）发倾向的元素时，强力推荐在测定中使用Pd+Mg(NO3)2或NH4H2PO4等作为基体改进剂。

（2）一些本身的熔点和沸点较高的过渡金属元素，一般可以单独加Mg(NO3)2。

（3）无须使用任何基体改进剂或者是加了也不起作用的元素，它们中包括碱金属、碱土金属、贵金属和一些可以用石墨炉原子吸收法测定的稀土元素。

结论

介绍了基体改进剂的优点以及在测定中存在的一些不足，主要阐述了两种基体改进剂通用型基体改进剂的种类与使用中的作用以及预还原型基体改进剂的使用方法，同时总结了基体改进剂的实际使用。

参考文献

[1]IUPAC,Analyticalchemistrypisioncommissiononspectrochemicalandotheropticalproceduresforanalysis,part2.3.

[2]JinL-Z,NiZ-M.CanJSpectrose.,1984,5:1.

[3]NiZM,ShanXQ.SpectrochimActa,1987,PartB42:937-949.

[4]SchlemmerG,WelzB.SpectrcehimActa,1986,PartB41:1157.

作者简介

王晓红（1982-），硕士研究生，内蒙古呼伦贝尔市人