用X射線熒光光譜法測定催化劑中鉑鈀含量

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(中海油天津化工研究設計院，天津 300131)

貴金屬鈀、鉑是加氫、脫氧、尾氣凈化等催化劑中的重要活性組分，它的含量直接影響催化劑的使用性能，由于鈀、鉑價格昂貴，準確測量成品催化劑中的鈀、鉑含量是降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)鈀、鉑損失的重要控制手段。常用的分析方法有化學分析法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP)法，兩者均需要將樣品破壞，消解成溶液后才能分析。由于需要將樣品徹底消解，制樣過程不避免存在鈀、鉑的損失，影響測量結(jié)果的準確性，同時分析過程十分煩瑣復雜。筆者采用X射線熒光光譜法(XRF)測定催化劑中鉑鈀含量。該法優(yōu)點：1)熒光測量是一種物理過程，試樣不產(chǎn)生化學變化，因此它是一種無損檢測；2)分析試樣的制備比較方便，對于粉末樣品可以采取直接壓片的方式，無需消解；3)分析速度快，測量范圍廣，自動化程度高[1]。綜合以上優(yōu)點，筆者模擬樣品組分含量自制了一系列標樣，繪制了標準曲線，通過經(jīng)驗系數(shù)方程矯正，有效地消除了基體效應。通過對測試結(jié)果的考察，證明此方法的重現(xiàn)性和可靠性均很好。

1 實驗原料、試劑及儀器

原料、試劑：硅鋁載體為中海油天津化工研究設計院研制；硝酸鈀[Pd(NO3)2]，分析純，w(鈀)>39.5%，天津市贏達稀貴化學試劑廠；氯鉑酸(H2PtCl6·6H2O)，分析純，w(鉑)=38%，天津市遠新金屬材料有限公司；無水乙醇，分析純，天津化學試劑三廠。

儀器：日本理學ZSX PrimusⅡ型X射線熒光光譜儀，端窗型銠靶X射線管，3 kW；BP-1型壓樣機，丹東北方科學儀器有限公司。

2 標準樣品的配制

硝酸鈀和氯鉑酸用去離子水溶解，分別配制鈀標準溶液[w(Pd)=2.1%]和鉑標準溶液[w(Pt)=1.2%]各100 mL。取50 g硅鋁載體，在500 ℃馬弗爐中高溫焙燒2 h。稱取約4.9 g硅鋁載體10份，量取不同體積的Pd、Pt標準溶液加入10份載體中，不斷攪拌，然后放入紅外烤箱中烘干。冷卻后，加入2.5 mL無水乙醇，研勻，然后放入500 ℃馬弗爐中高溫焙燒2 h。共得到10個標準樣品[2]。標準樣品含Pt和Pd質(zhì)量分數(shù)見表1。

表1 各標樣含Pt和Pd質(zhì)量分數(shù)

3 測定步驟

3.1 標樣的測定

每個標樣分別稱取4.3 g，放到直徑為3 cm的鋁質(zhì)樣品盒里，用20 MPa的壓力壓片，時間為0.5 min。將制好的標樣樣片放到儀器里進行測量，測量條件見表2。用元素的標準值與熒光強度繪制標準曲線。

表2 測量條件

3.2 樣品的測定

將樣品研細、烘干，然后進行測定，利用繪制的標準曲線得到樣品的測定結(jié)果。以單質(zhì)鈀、鉑計。

4 結(jié)果與討論

4.1 基體效應

圖1 Pd元素的標準曲線

圖2 Pt元素的標準曲線

4.2 樣品厚度

稱取不同質(zhì)量的樣品，放到直徑為3 cm的鋁質(zhì)樣品盒里，用20 MPa的壓力壓片，時間為0.5 min。樣品厚度對測定結(jié)果的影響見表3，結(jié)果表明樣品厚度對測定結(jié)果無影響。

表3 樣品厚度對測定結(jié)果的影響

4.3 方法對比

將XRF法與傳統(tǒng)的ICP基體匹配法及分光光度法進行對比，結(jié)果見表4。由表4可以看出，這3種測試結(jié)果基本一致，證明了此方法的可靠性。

表4 XRF法與ICP法和分光光度法測試結(jié)果對比

4.4 方法的重復性

將同一樣品重復測定10次，結(jié)果見表5。表5結(jié)果表明，方法的重復性很好。

表5 方法的重復性測試結(jié)果

5 結(jié)論

采用X射線熒光光譜法，利用人工合成的標樣繪制標準曲線，通過經(jīng)驗系數(shù)方程對基體進行矯正，得到了較好的標準曲線。通過與其他方法對比實驗及對結(jié)果的考查，證明了該方法的重現(xiàn)性和可靠性很好。

[1] 梁鈺.X射線熒光光譜分析基礎[M].北京:科學出版社,2007:22-23.

[2] 高萍,顧若晶.X射線熒光光譜法測定加氫催化劑中的鉬和鈷[M].理化檢驗:化學分冊,2004,40(2):86-88.