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.遼寧省天然產物活性分子開發及利用重點實驗室 遼寧 鞍山 114007;3.鞍山師范學院 化學與生命科學學院,遼寧 鞍山 114007;4.國家農業深加工產品質量監督檢驗中心,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注.

瑪瑙是具有曲面或平面層狀結構的石英隱晶質體,呈白色或乳白色,硬度6.5,其質地堅硬細膩、色彩鮮艷多樣、紋帶層次分明、造型千姿百態,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發生反應,生成堿-硅酸凝膠.這種凝膠會不斷吸水膨脹,使其內部產生應力.當其膨脹到一定程度,內應力足夠大時,汝瓷釉料便會出現裂縫.燧石能夠有效抑制堿-硅反應(Alkali-Silica Reaction,ASR)造成的膨脹,即有效抑制汝瓷制作中ASR產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行分析,建立電感耦合等離子體-質譜分析方法[10-12],為探究宋代汝瓷釉料的礦物元素提供科學依據.

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(北京盈安美誠科學儀器有限公司),Agilent 7500A型電感耦合等離子體質譜儀(美國安捷倫公司),XYA2-40-H型帕恩特超純水機(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的標準溶液由國家農業深加工產品質量監督檢驗中心配制.

濃HNO3、H2O2、HF為光譜純(德國默克公司).

1.3 實驗樣品

瑪瑙和燧石由君子汝瓷研究所提供.

2 試驗方法

2.1 樣品處理

實驗樣品瑪瑙和燧石在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

優化儀器參數,將儀器調整到最佳狀態[13].

2.3 測定步驟

在優化儀器參數下,對內標校正元素靈敏度、試劑空白、標準溶液、樣品空白、樣品溶液進行測定,建立校準方程并根據校準方程計算樣品中礦物元素濃度,校準方程見表1.

表1 17種礦物元素的校準方程

3 結果與分析

3.1 方法檢出限

對空白溶液連續測定7次,計算出標準偏差,以3倍標準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種被測元素標準溶液配成系列濃度的標準溶液,測定方法的精密度,見表3.

表3 精密度測定結果

3.3 準確度實驗

對樣品進行準確度實驗,準確度范圍為89.70%～101.03%.

3.4 樣品測定

對瑪瑙和燧石中的礦物元素進行測定,各元素質量分數結果見表4.

表4 瑪瑙和燧石中礦物元素的測定結果(μg·g-1)

4 結論

采用電感耦合等離子體-質譜法對宋代汝瓷釉料中瑪瑙的17種礦物元素和燧石的14種礦物元素進行了分析測定.實驗結果顯示: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.

關于宋代汝瓷釉料中瑪瑙和燧石的礦物元素分析少見報道,本文為研究汝瓷釉料的特性提供了實驗依據.