一種硅藻樣品分層氟化的分析方法
2023-07-07 20:51:01
專利名稱：一種硅藻樣品分層氟化的分析方法
技術領域：
本發明涉及一種硅藻樣品分層氟化的分析方法。
背景技術：
硅藻是一類水生微體生物，個體形態多樣，大小在2-200 μ m之間，硅藻殼體由水合二氧化矽組成，屬蛋白石類(opaline silica)，也稱生物矽(biogenic silica)，其分子組成為(SiO2 · IiH2O)。硅藻被埋藏後，殼體可長期地保存於沉積物中。影響硅藻的氧同位素組成的環境因素很多，其中，與殼體的氧同位素直接相關的因素主要包括殼體形成時水體的氧同位素組成和水體溫度以及殼體被埋藏後的影響。因此，硅藻的氧同位素的信息記錄著水體的溫度變化、氣候乾濕、水源變化、降水來源的相關信息。此外，由於作為示蹤原子的氧同位素不具有放射性危害，因此，氧同位素作為示蹤原子已經廣泛應用於工業、農業、 醫學、藥理學、生物學、地質年代學、環境科學等許多領域。硅藻殼體具有雙層化學結構，其內部為矽氧四面體即Si-O-Si架構，外層為Si-OH 架構。內層矽氧結構穩定，氧同位素組成均一，而外層結構中的氧則可以在低溫下與外界水體自由交換。因此，要獲得硅藻殼體特徵氧同位素值，則需要將硅藻殼體的表層氧去除掉。目前，去除表層氧並獲得特徵氧同位素的方法主要有3種加熱_氟化混合法、控制同位素交換法以及高溫碳還原法。(1)加熱-氟化混合法通過階段性高真空加熱(最高溫度段為1000-1070°C )將水合層的氧去掉，然後將脫水樣品與BrF5在高溫下反應，並將置換出的氧轉化成CO2供質譜儀測定。(2)控制同位素交換法通過已知氧同位素值的水汽與樣品可交換組分在特定溫度下(250°C )達到平衡後將樣品高溫(ioocrc)脫水，再將脫水後的樣品充分氟化並將釋放出的氧製成CO2，測出氧同位素值，經計算獲得硅藻殼體的特徵氧同位素值。(3)高溫碳還原法通過一個高度專業化的裝置完成，樣品被置於一個內部全部用高純度碳玻璃材料製成的高真空反應艙，艙外配有電感升溫裝置，經多段碳還原反應去除可交換氧(此階段溫度最高在1050°C )，然後大幅升溫至1550-1750°C，硅藻殼體與碳反應生成C0，不需轉化成CO2，而直接測試CO的氧同位素。上述三種方法存在的主要問題是，對設備的要求高，限制了硅藻氧同位素分析法的應用。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有的硅藻樣品的分析方法存在的對設備要求高的缺點，提供一種新型的硅藻樣品的分析方法。本發明提供了一種硅藻樣品分層氟化的分析方法，該方法包括(1)將所述硅藻樣品顆粒的表層氧去除掉；(2)在真空條件下，用氟化劑對去除了表層氧的硅藻樣品顆粒進行完全氟化；(3)將完全氟化生成的O2轉化成CO2,並將CO2進 行質譜分析，以得到硅藻樣品的S 180%。值，其中，將所述硅藻樣品的表層氧去除掉的方法包括在真空條件下，用氟化劑對硅藻樣品顆粒進行預氟化，以硅藻樣品顆粒中的二氧化矽計，相對於100摩爾的二氧化矽，預氟化所用氟化劑的用量為40-60摩爾。本發明提供的硅藻樣品的氧同位素分析方法能夠有效地將硅藻樣品顆粒的表層氧去除掉，並且無需額外的設備，在有效地獲得特徵氧同位素信息的情況下，也大大地拓展了硅藻氧同位素分析法的應用範圍。
具體實施例方式本發明提供了一種硅藻樣品分層氟化的分析方法，該方法包括(1)將所述硅藻樣品顆粒的表層氧去除掉；(2)在真空條件下，用氟化劑對去除了表層氧的硅藻樣品顆粒進行完全氟化；(3)將完全氟化生成的O2轉化成CO2,並將CO2進行質譜分析，以得到硅藻樣品的δ 180%。值，其中，將所述硅藻樣品的表層氧去除掉的方法包括在真空條件下，用氟化劑對硅藻樣品顆粒進行預氟化，以硅藻樣品顆粒中的二氧化矽計，相對於100摩爾的二氧化矽，預氟化所用氟化劑的用量為40-60摩爾。根據本發明，術語「 δ 180%。值」通過以下公式計算得到
權利要求
1.一種硅藻樣品分層氟化的分析方法，該方法包括(1)將所述硅藻樣品顆粒的表層氧去除掉；(2)在真空條件下，用氟化劑對去除了表層氧的硅藻樣品顆粒進行完全氟化； (3)將完全氟化生成的O2轉化成CO2,並將CO2進行質譜分析，以得到硅藻樣品的δ 180%。值， 其特徵在於，將所述硅藻樣品的表層氧去除掉的方法包括在真空條件下，用氟化劑對硅藻樣品顆粒進行預氟化，以硅藻樣品顆粒中的二氧化矽計，相對於100摩爾的二氧化矽，預氟化所用氟化劑的用量為40-60摩爾。
2.根據權利要求1所述的分析方法，其中，在預氟化過程中，以硅藻樣品顆粒中的二氧化矽計，相對於100摩爾的二氧化矽，氟化劑的用量為45-55摩爾。
3.根據權利要求1或2所述的分析方法，其中，所述預氟化的條件包括溫度為 500-600°C，時間為1-3小時。
4.根據權利要求1所述的分析方法，其中，該方法還包括在預氟化結束後和完全氟化之前，將預氟化產生的O2排空。
5.根據權利要求1所述的分析方法，其中，在完全氟化過程中，以去除了表層氧的硅藻樣品顆粒中的二氧化矽計，相對於100摩爾的二氧化矽，氟化劑的用量為200-2500摩爾。
6.根據權利要求5所述的分析方法，其中，在完全氟化過程中，以去除了表層氧的硅藻樣品顆粒中的二氧化矽計，相對於100摩爾的二氧化矽，氟化劑的用量為1000-2000摩爾。
7.根據權利要求1、5或6所述的分析方法，其中，所述完全氟化的條件包括溫度為 500-600°C，時間為3-5小時。
8.根據權利要求1、2、5或6所述的分析方法，其中，所述氟化劑為BrF5、F2和IF5中的一種或多種。
9.根據權利要求1所述的分析方法，其中，所述硅藻樣品的純度為90重量％以上，硅藻樣品顆粒的平均粒子直徑為40-100 μ m。
全文摘要
本發明提供了一種硅藻樣品分層氟化的分析方法，包括(1)將所述硅藻樣品顆粒的表層氧去除掉；(2)在真空條件下，用氟化劑對去除了表層氧的硅藻樣品顆粒進行完全氟化；(3)將完全氟化生成的O2轉化成CO2，並將CO2進行質譜分析，以得到硅藻樣品的δ18O‰值，將所述硅藻樣品的表層氧去除掉的方法包括在真空條件下，用氟化劑對硅藻樣品顆粒進行預氟化，以硅藻樣品顆粒中的二氧化矽計，相對於100摩爾的二氧化矽，預氟化所用氟化劑的用量為40-60摩爾。本發明提供的分析方法能夠有效地將硅藻樣品顆粒的表層氧去除掉，並且無需額外的設備，在有效地獲得特徵氧同位素信息的情況下，也大大地拓展了硅藻氧同位素分析法的應用範圍。
文檔編號G01N1/28GK102156163SQ20101024443
公開日2011年8月17日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者馮連君, 張福松, 李洪偉, 李鐵軍, 霍衛國 申請人:中國科學院地質與地球物理研究所