硼及其硼化物已经被广泛应用于玻璃、陶瓷、耐材等工业领域。硼硅玻璃粉应用于耐火材料防氧化涂层中，硼酸和硼砂应用于中间包干式振动料和中频炉干式捣打料中，耐火材料及其相关行业中硼的应用越来越受到人们的重视，因此，有必要测定耐火材料中的B2O3。然而，目前国内耐火材料标准体系中还没有测定耐火材料中B2O3的国家标准和行业标准分析方法。耐火材料中B2O3的测定，主要有离子选择电极电位法、姜黄素比色法、中和法等。电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）具有多元素同时测定、灵敏度高、干扰少、线性范围宽等优点，已应用于耐火材料的成分分析，但用于耐火材料中B2O3测定的报道很少。2006年国际标准采用ICP-AES光谱法测定耐火材料中B2O3，我国至今还没有制定相应的标准。为了满足耐火材料新产品、新技术的开发研究工作和耐火材料贸易国际化需要，完善标准体系，使我国标准与国际标准接轨，需要研究耐火材料中B2O3的分析方法。研究人员探索采用碳酸钠熔剂熔样，建立了ICP-AES光谱法法测定耐火材料中B2O3含量的分析方法。

实验部分

试剂和材料。B2O3标准储备溶液：1.000毫克/毫升，称取2克硼酸倒入100 毫升烧杯中，铺展开，放入烘箱中干燥24小时。准确称取1.776克干燥后硼酸于200毫升塑料烧杯中，用约100 毫升水溶解，然后稀释定容至1000毫升容量瓶中。B2O3标准工作溶液：100.0微克/毫升，移取50毫升B2O3标准储备溶液于500毫升容量瓶中，用水定容至刻度，混匀。空白标准溶液：称取2.5克碳酸钠放入聚乙烯烧杯中，加入适量水溶解，然后加10毫升盐酸充分反应，冷却后倒入200毫升的容量瓶中，加水稀释至刻度，混匀、稀释后的硼标准溶液储存于塑料瓶中。

盐酸、碳酸钠均为优级纯，水为二级反渗透高纯水。

仪器与工作条件。iCAP6000 SERIES型电感耦合等离子体原子发射光谱仪。在ICP-AES光谱分析中，为了得到仪器最佳分析性能，需要对各个工作参数进行优化，这些参数主要包括RF（射频）功率、雾化器压力和观测高度。由于这些参数与元素的物理化学性质有着复杂的关系，一般只能通过试验方法进行选择。

在ICP光谱分析实验中，对于不同类型的样品有不同的优化目标，本实验以信背比作为优化目标。取硼标准溶液，考察了雾化器压力及功率的影响，在不同的条件下测信背比，找出最佳信背比所对应的雾化器压力和RF功率。

样品处理。称取0.1000克试料于铂金坩埚中，加入（2.5±0.01）克 碳酸钠，充分混匀，盖好坩埚盖，将坩埚置于高温炉内，从低温开始逐渐升温至1000℃左右，熔融5分钟～10分钟。为了使样品中硼组分尽量少挥发，应在较短时间和较低温度下处理上述混合物。取出并旋转坩埚，使熔融物附着于坩埚内壁上。坩埚冷却后，用水冲洗表面。将坩埚及盖子放入250 毫升塑料杯中，盖上表面皿。加入30毫升水、10毫升盐酸，水浴低温加热至熔融物溶解，充分清洗坩埚及盖子。待溶液冷却后，转移至200 毫升容量瓶中，定容，摇匀，然后转移至塑料容量瓶中。采用干过滤的方法过滤溶液，取部分滤液做ICP分析用。

校准曲线的绘制。称取6份2.0 克无水碳酸钠，准确至0.1 克，分别置于200 毫升塑料瓶中，加入20 毫升盐酸（1+1）, 溶解完全后将试液移至200 毫升容量瓶中，分别加0毫升、5.00毫升、10.00毫升、20.00毫升、30.00毫升、40.00毫升100 微克/毫升B2O3标准工作溶液，定容，摇匀，然后将溶液转移至塑料容量瓶中，得到以碳酸钠为基体的硼标准系列溶液。

样品分析

研究人员采用耐火砖标样881、耐火砖标样882、和硼镁铁矿标样YSB1674-05配制含硼耐火材料合成样品1号～4号。其中，合成样1号由20.0012克耐火砖标样882和1.1217克硼镁铁矿标样YSB1674-05混匀而成，参考值为0.30%；合成样2号由10.2703克耐火砖标样882和5.0000克标样YSB1674-05混匀而成，参考值为1.85%；合成样3号由22.8109克耐火砖标样881和2.2126克标样YSB1674-05混匀而成，参考值为0.50%；4号合成样由13.3267克耐火砖标样881和6.9548克标样YSB1674-05混匀而成，参考值为1.94%。按照实验方法，对含硼耐火材料合成样品1号～4号进行6次平行测定。

结果与讨论

试样分解方法。在机械行业标准（JB/T 7993-2012）中，熔样方法是以无水碳酸钠和硝酸钾混合熔剂，分步熔融样品，熔融过程长且繁琐；国际标准（ISO21078:2006）中熔样方法是以无水碳酸钠为熔剂，在1000℃左右熔融分解样品。由于耐火材料一般经过高温烧成或处理，采用酸溶法难以分解样品。为了保证样品中硼组分分解完全，本文参照国际标准方法中碱熔法分解样品，以碳酸钠为熔剂，在1000℃左右高温下熔融样品，用盐酸浸取熔融物，试液经稀释后引入电感耦合等离子体进行分析。

分析线。在选择分析线时主要考虑低含量元素的灵敏度和各个元素之间的谱线干扰。元素分析时尽可能选择波形完整、成像位置好、共存元素之间无光谱干扰、波长差值大、强度适中的谱线作为待测元素的分析线。在本实验中，先选择波长分别为182.581纳米、208.959纳米、249.678纳米和249.773纳米的4条硼谱线进行测定。然后利用标准溶液在各分析线波长处依次扫描并做对照，依据计算机显示的谱线及背景的轮廓和强度值，选择分析线。经过对4条谱线干扰情况的对比和对样品准确度试验结果的分析，选择了灵敏度高的249.773 纳米谱线作为硼的分析谱线。

基体效应。盐效应是物理干扰的一种表现。溶液的黏度等物理性质均随溶液含盐量的增加而增大，从而影响溶液的进样量、雾化效率以及气溶胶传输效率并最终影响谱线强度。试验中由于使用碳酸钠熔融制样，引入了大量碱金属钠，使溶液含盐量较高，产生基体效应，对硼的测定有影响。消除盐效应可采用基体匹配法，使校准曲线溶液和分析溶液有相同的含盐量。因此，在绘制校准曲线时进行基体匹配。

共存元素的影响。分别准确移取10.00毫升100微克/毫升 B2O3标准溶液于5个200 毫升容量瓶中，然后再根据耐火材料中组分实际含量，分别加入不同含量的Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO等，考察共存元素对硼元素谱线的干扰情况。试验结果表明，铝、硅、铁、钛、钙、镁等共存元素对硼元素的测定没有影响，而且这一结论从测定硼标准样品结果符合程度也可以看出。

校准曲线和方法检出限。在仪器确定的优化工作条件下，通过测定空白溶液及硼标准系列溶液建立校准曲线，校准曲线方程为y=264.402x+3520.596，相关系数为0.9999。然后在同一条件下，应用所建立的校准曲线，用ICP-AES光谱法对空白溶液测定20次，计算标准偏差，以3倍标准偏差计算得到方法检出限为0.2微克/毫升。

综上所述，在约1000℃的温度下，以碳酸钠为熔剂熔融样品，熔融物用盐酸溶解，选择249.773纳米波长的谱线为分析线，用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定了耐火材料中B2O3含量。熔样时引入大量钠盐，采用基体匹配方法克服钠盐产生的基体效应。耐火材料中铝、硅、铁、钛、钙、镁等共存元素对硼的测定没有影响，方法的检出限为0.2微克/毫升。用本方法分析了自配含硼耐火材料合成样品，B2O3测定值与参考值基本一致，相对标准偏差小于5%。