ICP-MS分析汝瓷釉料中瑪瑙和燧石的礦物元素

王君子,王曉磊,宋召冰,侯冬巖,刁全平,3,吳 寒

(1.寶豐縣清涼寺君子汝瓷研究所,河南 平頂山 467492;2.遼寧省天然產(chǎn)物活性分子開發(fā)及利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 遼寧 鞍山 114007;3.鞍山師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,遼寧 鞍山 114007;4.國家農(nóng)業(yè)深加工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,吉林 長春 130002)

近年來,隨著對宋代汝瓷釉料研究的不斷深入[1-6],宋代汝瓷釉料中的兩種特色原料瑪瑙與燧石受到越來越多的關(guān)注.

瑪瑙是具有曲面或平面層狀結(jié)構(gòu)的石英隱晶質(zhì)體,呈白色或乳白色,硬度6.5,其質(zhì)地堅(jiān)硬細(xì)膩、色彩鮮艷多樣、紋帶層次分明、造型千姿百態(tài),是一種平凡而美麗的天然寶石,深受人們喜愛.瑪瑙斷面緊密粗糙,油脂光澤,呈貝殼狀、柱狀、塊狀、粒狀等,二氧化硅含量97.5%左右[7].瑪瑙是汝瓷生產(chǎn)中的特有原料,汝瓷在燒制過程中,溫度和熱動力不斷變化,汝瓷釉料原料中的堿性成分Na2O、K2O等與原料中的SiO2發(fā)生反應(yīng),生成堿-硅酸凝膠.這種凝膠會不斷吸水膨脹,使其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力.當(dāng)其膨脹到一定程度,內(nèi)應(yīng)力足夠大時(shí),汝瓷釉料便會出現(xiàn)裂縫.燧石能夠有效抑制堿-硅反應(yīng)(Alkali-Silica Reaction,ASR)造成的膨脹,即有效抑制汝瓷制作中ASR產(chǎn)生的膨脹所引起的釉料裂縫[8-9].

本文針對河南寶豐清涼寺汝瓷釉料中瑪瑙和燧石里的礦物元素進(jìn)行分析,建立電感耦合等離子體-質(zhì)譜分析方法[10-12],為探究宋代汝瓷釉料的礦物元素提供科學(xué)依據(jù).

1 儀器材料

1.1 儀器

WR/BP-3TC型變頻控溫微波樣品處理系統(tǒng)(北京盈安美誠科學(xué)儀器有限公司),Agilent 7500A型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國安捷倫公司),XYA2-40-H型帕恩特超純水機(jī)(北京湘順源科技公司).

1.2 材料

17種礦物元素Al、As、Ba、Ca、Cr、Cu、Fe、Hg、K、Mg、Mn、Na、Pb、Se、Sr、V、Zn的標(biāo)準(zhǔn)溶液由國家農(nóng)業(yè)深加工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心配制.

濃HNO3、H2O2、HF為光譜純(德國默克公司).

1.3 實(shí)驗(yàn)樣品

瑪瑙和燧石由君子汝瓷研究所提供.

2 試驗(yàn)方法

2.1 樣品處理

實(shí)驗(yàn)樣品瑪瑙和燧石在1 200 ℃左右煅燒,煅燒過程中升溫速度要緩慢,如果升溫過快會影響燒成質(zhì)量,需慢慢升溫和除濕.然后再干燥、磨碎、過0.425 mm篩.采用微波消解法處理樣品[13].

2.2 儀器參數(shù)

優(yōu)化儀器參數(shù),將儀器調(diào)整到最佳狀態(tài)[13].

2.3 測定步驟

在優(yōu)化儀器參數(shù)下,對內(nèi)標(biāo)校正元素靈敏度、試劑空白、標(biāo)準(zhǔn)溶液、樣品空白、樣品溶液進(jìn)行測定,建立校準(zhǔn)方程并根據(jù)校準(zhǔn)方程計(jì)算樣品中礦物元素濃度,校準(zhǔn)方程見表1.

表1 17種礦物元素的校準(zhǔn)方程

3 結(jié)果與分析

3.1 方法檢出限

對空白溶液連續(xù)測定7次,計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差,以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為方法的檢出限,見表2.

表2 方法檢出限

3.2 精密度測定

將17種被測元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配成系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,測定方法的精密度,見表3.

表3 精密度測定結(jié)果

3.3 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

對樣品進(jìn)行準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn),準(zhǔn)確度范圍為89.70%～101.03%.

3.4 樣品測定

對瑪瑙和燧石中的礦物元素進(jìn)行測定,各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)結(jié)果見表4.

表4 瑪瑙和燧石中礦物元素的測定結(jié)果(μg·g-1)

4 結(jié)論

采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法對宋代汝瓷釉料中瑪瑙的17種礦物元素和燧石的14種礦物元素進(jìn)行了分析測定.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:瑪瑙和燧石中共存的Al、Ca、Fe、K、Mg、Na 6種礦物元素的含量均較高,其中,燧石中Fe的含量高于瑪瑙中Fe的含量,瑪瑙中其他5種礦物元素的含量均高于燧石中的含量.

關(guān)于宋代汝瓷釉料中瑪瑙和燧石的礦物元素分析少見報(bào)道,本文為研究汝瓷釉料的特性提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù).