鈀-鎳合金鍍液中鈀與鎳的光度測定新方法

苑 娟， 王 霞， 劉 洋， 孟方醒

（河南中醫學院 藥學院，河南 鄭州450046）

0 前言

鈀-鎳合金鍍層具有良好的耐蝕性和耐磨性，是理想的代金鍍層，在電子工業中應用廣泛［1］。鎳的質量分數在8%～15%范圍內的鈀-鎳合金，是優良的氫傳感器材料。它能克服純鈀傳感器在高濃度的氫環境中因發生氫鼓泡而失效的缺陷［2］，為21世紀新型氫能汽車的應用提供了重要的安全保障。影響鈀-鎳合金性能的主要因素是合金成分，因此，鍍液中鈀、鎳成分的跟蹤檢測具有重要的現實意義。

近幾年，利用分光光度法分析混合液成分的研究較為活躍［3-4］，而利用分光光度法同時測定鍍液中的鈀、鎳還未見報道。本文建立了一種簡便、快速、靈敏、環保的檢測鍍液中鈀、鎳成分的新方法。鈀的檢測基于弱堿性體系，以Pd2＋-甲基紫-Br—三元配合物為基礎，采用分光光度法進行檢測。該方法克服了傳統方法中使用有機溶劑萃取的弊端，而直接在水相中比色，綠色環保，且不受Ni2＋的干擾。鎳的檢測通常采用EDTA滴定法，其選擇性低。本文以穩定配合物硫酸鎳為基礎，采用分光光度法進行檢測，既便捷又準確。

1 實驗

1.1 實驗儀器

7230G型分光光度計（上海精密科學儀器公司），pHS-3B型pH計（上海雷磁儀器廠），PS-6型等離子體原子發射光譜儀（美國Baird公司）。

1.2 實驗試劑

10mg／mL Pd2＋標準溶液，0.75mol／L氨水溶液，0.1%溴化鉀溶液，2.5×10-3mol／L甲基紫溶液，2.0%聚乙烯醇溶液，20mg／mL鎳（以硫酸鎳形式存在）標準溶液。以上試劑均為分析純，采用去離子水配制溶液。

1.3 實驗方法

準確移取一定量的鈀-鎳合金鍍液，加水稀釋1 000倍后平行移取2份，各1.0mL（鈀的質量濃度不超過10mg／mL，鎳的質量濃度不超過20 mg／mL），分別置于10mL容量瓶中。其中一份依次加入0.75mol／L氨水溶液0.15mL，0.1%溴化鉀溶液0.40mL，2.5×10-3mol／L甲基紫溶液0.70mL，2.0%聚乙烯醇溶液1.0mL，用水稀釋至刻度，定容搖勻。以水為參比，用1cm比色皿在鈀的測量波長處測其吸光度，然后按回歸方程或標準曲線確定鈀的質量濃度ρ1。另一份加入（2＋1）硫酸溶液1mL，冷卻至室溫后用水定容至刻度。以水為參比，用1cm比色皿在鎳的測量波長處測其吸光度，然后按回歸方程或標準曲線確定鎳的質量濃度ρ2。分別依據式（1），（2）計算合金鍍液中鈀和鎳的質量分數：

2 結果與討論

2.1 測量波長的選擇

對鈀、鎳的配合物體系進行了吸收光譜實驗，以確定最佳的測量波長，實驗結果，如圖1所示。曲線a顯示Pd2＋-甲基紫-Br-三元配合物的吸收峰位于580nm處，因此，鈀的測量波長選擇在580nm處。曲線b顯示硫酸鎳配合物有兩個吸收峰，分別位于395nm和710nm處。由于395nm處的吸收峰的靈敏度較高，故選擇395nm為鎳的測量波長。鈀、鎳的測量波長相距較遠，相互間的吸收干擾不明顯。

圖1 鈀和鎳的吸收光譜

2.2 實驗條件

2.2.1 顯色劑體積

在測量波長處，以吸光度為評價指標，分別對鈀、鎳配合物的顯色劑體積進行了平行篩選實驗。形成鈀配合物所用顯色劑的最佳體積分別為：0.75 mol／L氨水溶液0.15mL，0.1%溴化鉀溶液0.40 mL，2.5×10-3mol／L甲基紫溶液0.70mL，2.0%聚乙烯醇溶液1.0mL。在硫酸介質中，鎳離子與硫酸根形成1∶1的配合物。圖2為硫酸的體積對吸光度的影響。由圖2可知：當硫酸的體積小于1mL時，吸光度隨硫酸體積的增加而增加；當硫酸的體積為1～4mL時，吸光度基本不變。故測量鎳時選擇硫酸的體積為1mL。

圖2 硫酸的體積對吸光度的影響

2.2.2 顯色溫度與時間

實驗表明：兩種配合物在室溫下均可顯色。向鍍液中加入硫酸后，體系能迅速顯色完全，吸光度達到最大值，且形成的硫酸鎳配合物十分穩定，24h不褪色。Pd2＋-甲基紫-Br-三元配合物的顯色速率相對較慢，30min后顯色完全。加入聚乙烯醇有助于增加配合物的穩定性，24h不褪色。因此，實驗選擇在室溫下顯色30min。

2.3 標準曲線及回歸方程

在最佳實驗條件下，按前述實驗方法分別繪制鈀、鎳的標準曲線，結果如圖3所示。鈀的線性回歸方 程 為A＝0．457 1ρ1＋0．107 1（R＝0．998 6），線性范圍為1～8mg／mL。鎳的線性回歸方程為A＝0．002 5ρ2＋0．040 9（R＝0.998 4），線性范圍為0～20mg／mL。

圖3 鈀、鎳的標準曲線

2.4 干擾離子實驗

在鈀的質量濃度為1mg／mL時，進行外來離子干擾性實驗。在±5.0%的范圍內，給定量的下列離子不干擾鈀的測定：Na＋，K＋，NH＋4（300mg）；Mg2＋，Al3＋，Ca2＋（200mg）；Ni2＋，Cu2＋，Co2＋，Zn2＋（100mg）。此外，常見的鹵離子、酸根等也無干擾。

2.5 試樣分析

準確移取一定量的鈀-鎳合金鍍液，按前述實驗方法，測定鍍液中鈀和鎳的質量分數。平行測量6次，并與原子發射光譜法所得結果進行對照。平行測量結果為：Pd 80.18%，Ni 19.82%。原子發射測量結果為：Pd 80.24%，Ni 19.76%。由此可見：該方法的精密度高，結果準確，重現性好。

3 結論

Pd2＋-甲基紫-Br-三元配合物、硫酸鎳配合物在室溫下顯色迅速，穩定性好。本文建立的合金鍍液中鈀、鎳的光度測定新方法切實可行，準確度高，具有一定的實際應用價值。

［1］MARTIN J L，TOBEN M P.Palladium and palladium alloy electrodeposits in the electronics industry［J］.Metal Finishing，1990，88（1）：39-41.

［2］SCHARNAGL K，ERIKSSON M，KARTHIGEYAN A，etal.Hydrogen detection at high concentrations with stabilised palladium［J］.Sensors and Actuators B：Chemical，2011，78（1）：138-143.

［3］陳海春.分光光度法同時測定鍍液中鈷和鎳［J］.電鍍與精飾，2008，30（5）：36-38.

［4］賈云，劉火安，余協瑜.多波長分光光度法同時測定鐵合金中錳和銅［J］.冶金分析，2005，25（6）：87-89.