铜(Cu)是重要的金属成矿元素、重金属元素和人体所需微量元素，还是强亲硫元素。铜广泛分布自然界中各类矿物、岩石、流体及生物体中，并广泛参与成岩作用、成矿作用、热液活动和生命活动过程，Cu同位素(63Cu和65Cu)已被广泛应用于矿床学、海洋科学、天体化学、环境科学和生物医学等研究领域。然而，已报道的铜同位素化学分离方法主要使用阴离子树脂(AG-MP-1M或AG1-X8)，这些方法需要消耗大量的高浓度盐酸(6～10 M HCl)，导致本底高，而且不能将钒、钛、铁以及钴等干扰元素很好的分离，常需要进行二次或三次化学分离才能满足精确的Cu同位素分析测试要求。
图1. Cu特效树脂和阳离子交换树脂双柱串联图。
针对上述问题，中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学重点实验室的实验技术平台李杰研究员和钟桥辉等人，开发了基于铜特效树脂和阳离子交换树脂双柱串联技术分离地质样品中Cu的方法(图1)。第一柱采用铜特效树脂，使用0.001 M HNO3淋洗大量的基体，然后用0.5 M HNO3淋洗铜(图2a)，含Cu淋洗液直接流入第二柱AG50WX12阳离子交换树脂,该树脂柱依次使用0.5 M HNO3+0.1 M HF淋洗钛，0.5 M HNO3+1% H2O2淋洗钒，最后用2 M HNO3淋洗铜，铁则残留在树脂上(图2b)。整个化学分离流程的Cu回收率接近100%，该方法不仅可以将Cu与其它的基体元素及干扰元素完全分离开，而且整个柱分离流程是连续的，中间不需要蒸干处理，既降低了流程空白还缩短了实验时间，分离效率极高;另外该化学分离流程不仅节约了酸的用量，而且适用性广。
图2.特效树脂及阳离子交换树脂分离Cu流程及淋洗曲线。
Cu同位素组成的测量采用标样-样品-标样匹配法(SSB)结合多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)，NIST SRM 976 Cu参考标样的长期测量外部精度优于0.05‰ (2σ, n=236);利用建立的地质样品Cu化学分离和质谱测试技术，我们对地质标样进行了高精度测定，测定结果与前人报道值一致(图3)，并首次报道了三个国内岩石标样的Cu同位素组成。
图3. 利用本方法测定的地质标样的δ65Cu结果与前人报道结果对比。
该研究受到国家重点研发项目(2020YFA07148)的资助，成果发表在《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》上。
论文信息：Li, J., Zhong, Q. H., Zhang, L., Yu, H. X., Wang, Z. Y., & Bao, H. Y. (2022). A two-stage column protocol for the separation of Cu from geological materials and high-precision Cu isotopic analysis on a MC-ICP-MS. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 37(4), 849-860.
