堿熔-碲共沉淀分離-ICP-OES法測(cè)定脫氧催化劑中的鉑鈀含量

成春喜

(工業(yè)氣體凈化精制與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，華爍科技股份有限公司(湖北省化學(xué)研究院)，武漢 430074)

堿熔-碲共沉淀分離-ICP-OES法測(cè)定脫氧催化劑中的鉑鈀含量

成春喜

(工業(yè)氣體凈化精制與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，華爍科技股份有限公司(湖北省化學(xué)研究院)，武漢 430074)

采用堿熔-碲共沉淀分離富集、電感耦合等離子體發(fā)射光譜 (ICP-OES)法測(cè)定脫氧催化劑中鉑、鈀的含量。研究了堿熔和碲共沉淀富集分離的條件，并確定了ICP-OES法測(cè)定鉑、鈀的條件。結(jié)果表明，過氧化鈉熔解-碲共沉淀法能夠充分分離富集樣品中的鉑、鈀，方法的檢出限分別為4.6 μg/L，7.2 μg/L；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.3%，1.5%；加標(biāo)回收率分別為98.2%～101%，97.6～101%。方法簡(jiǎn)單可靠，完全滿足樣品中鉑、鈀含量分析的要求，已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)樣品的分析。

堿熔；碲共沉淀；脫氧催化劑；ICP-OES；鉑；鈀

前言

催化劑中鉑和鈀的含量，不僅關(guān)系到催化劑的性能，也和催化劑使用的經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。因此，準(zhǔn)確測(cè)定脫氧催化劑中鉑和鈀的含量，就具有十分重要的意義。

對(duì)于鉑、鈀的分析，有分光光度法[1]、原子吸收光譜法[2-3]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜 (ICP-OES)法[4-7]。其中ICP-OES法具有線性范圍寬，干擾少、穩(wěn)定性好、精密度高、可以多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來測(cè)定貴金屬元素的首選方法[8]。由于測(cè)定的催化劑中含有一些對(duì)鉑鈀造成光譜干擾的助劑元素，其干擾難以通過通常的基體匹配或者添加內(nèi)標(biāo)物的方式加以消除，故需要用前處理的方式將待測(cè)的貴金屬元素分離富集后再用ICP-OES法進(jìn)行測(cè)定。

對(duì)于貴金屬的分離富集，目前普遍使用的是火試金法[9]。但火試金需要專用且昂貴的設(shè)備，分析周期長，對(duì)試金師的要求較高，而且對(duì)環(huán)境的污染較大。而碲共沉淀具有回收效率高、分離效果好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[10]，也已經(jīng)被用于鉑鈀的分析當(dāng)中[11]。由于脫氧催化劑所使用的氧化鋁載體用酸處理的方法難以溶解完全，而在高溫下用過氧化鈉可以將其熔解完全，故本實(shí)驗(yàn)采用過氧化鈉堿熔-碲共沉淀分離進(jìn)行前處理，然后用ICP-OES法測(cè)定脫氧催化劑中的鉑、鈀的含量。能滿足脫氧催化劑中鉑和鈀的分析要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Optima8300電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(美國PE公司)。

鉑、鈀標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1 000 mg/L)：高純鉑絲和鈀絲(鉑、鈀的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大于99.99%，貴研鉑業(yè)提供)用王水在加熱條件下溶解后定容配制。

所有實(shí)驗(yàn)用水為超純水，氬氣(99.999%)，碲單質(zhì)(光譜純，上海市化學(xué)試劑公司)，HCl、HNO3、AlCl3·6H2O均為優(yōu)級(jí)純。

碲溶液[2.0 mg/mL，HCl(15%)介質(zhì)]，SnCl2溶液[4 mol/L，HCl(15%)介質(zhì)]。

1.2 儀器的操作條件

儀器最佳主要工作條件為冷卻氣流量12 L/min，輔助氣流量0.2 L/min，霧化器流量0.6 L/min，RF功率1 400 W，蠕動(dòng)泵的泵速1.5 mL/min，儀器觀測(cè)方式為軸向觀測(cè)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的消解

準(zhǔn)確稱取約0.5 g(精確至0.000 1 g)粉粹至150 μm左右的催化劑樣品于剛玉坩堝中，加2 g過氧化鈉攪拌后再加2 g過氧化鈉覆蓋，于750 ℃馬弗爐中恒溫熔解30 min。取出冷卻后置于250 mL的高頸燒杯中，加100 mL水溶解， 25 mL濃HCl酸化，將溶液在電加熱爐上加熱至澄清，冷卻后轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中定容。

1.3.2 碲共沉淀分離

取上述定容后的溶液50 mL置于400 mL燒杯中，加入20 mL鹽酸，加水至100 mL，加20 mL碲溶液，再加入10 mL SnCl2溶液，出現(xiàn)黑色沉淀。加熱溶液至微沸并保持約30 min至沉淀聚團(tuán)。用G3的沙芯漏斗過濾，用水洗滌燒杯及漏斗4～5次，棄掉濾液。用20 mL王水將沉淀溶解于原燒杯中，漏斗用王水潤濕后用水洗滌4～5次，洗滌液轉(zhuǎn)入燒杯中。緩慢加熱將溶液蒸發(fā)至近干，用HCl(5%)定容至100 mL容量瓶中作為樣品溶液待測(cè)。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

用HCl(5%)將鈀和鉑的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液配制成含鈀和鉑0.0、0.5、1.0、2.5、10.0 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。按儀器的操作條件分別作鉑、鈀的標(biāo)準(zhǔn)曲線并測(cè)定樣品溶液中鉑和鈀的濃度，根據(jù)樣品溶液中鉑、鈀的濃度計(jì)算出催化劑樣品中鉑、鈀的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品分解方式的選擇

對(duì)于氧化鋁載體的樣品，通常的處理方式有王水微波消解和過氧化鈉高溫熔解兩種方式，由于王水微波消解不能完全將試樣溶解，濾紙也不能將細(xì)小的氧化鋁顆粒形成的渾濁完全過濾為澄清溶液，極少量對(duì)鉑、鈀產(chǎn)生光譜干擾的助劑元素通過共沉淀進(jìn)入到樣品溶液中，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低。故本實(shí)驗(yàn)采取過氧化鈉堿熔的方式來熔解樣品。以火試金的結(jié)果作為參比，對(duì)同一樣品采用不同分解方式的測(cè)試結(jié)果見表1。

分別對(duì)王水微波消解和過氧化鈉堿熔的樣品溶液進(jìn)行元素掃描分析，發(fā)現(xiàn)采用王水微波消解方式處理的樣品溶液中含有一定量的鋁和少量助劑元素，而采用過氧化鈉堿熔方式預(yù)處理的樣品溶液中僅有極少量的鋁，催化劑中其它的助劑元素則未檢出。故實(shí)驗(yàn)采用過氧化鈉堿熔的方式熔解樣品。

表1 不同分解方法的比較

2.2 碲共沉淀分離富集條件的選擇

2.2.1 碲用量的選擇

取5.0 mL鉑和鈀的標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.2 mg/L)和0.5 g AlCl3·6H2O，加入20 mL HCl，補(bǔ)水至100 mL后加不同量的碲溶液并加入10 mL SnCl2溶液，按實(shí)驗(yàn)方法制作樣品溶液并測(cè)定，結(jié)果見表2。

表2 碲用量的選擇

由表2可知，當(dāng)溶液中含鉑、鈀的量分別為1 mg時(shí)，碲的加入量達(dá)30 mg，測(cè)得的鉑鈀含量與鉑鈀的加入量一致。實(shí)驗(yàn)采用加入的碲量為40 mg。

2.2.2 鹽酸濃度對(duì)碲富集的影響

取5.0 mL鉑和鈀的標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.2 mg/L)和0.5 g AlCl3·6H2O，加入不同量的HCl，補(bǔ)水至100 mL后加20 mL碲溶液和10 mL SnCl2溶液，按實(shí)驗(yàn)方法制作樣品溶液并測(cè)定，結(jié)果見表3。

表3 鹽酸濃度的選擇

由表3可見，鹽酸加入量在10～30 mL時(shí)，測(cè)定的鉑鈀的含量與加入量之間的差別都小于1%，實(shí)驗(yàn)采用的鹽酸加入量為20 mL。

2.2.3 SnCl2用量的選擇

取5.0 mL鉑和鈀的標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.2 mg/L)和0.5 g AlCl3·6H2O，加入20 mL HCl，補(bǔ)水至100 mL后加入20 mL碲溶液，再加入不同量的SnCl2溶液，按實(shí)驗(yàn)方法制作樣品溶液并測(cè)定，結(jié)果見表4。

表4 二氯化錫用量的選擇

Table 4 Selection of stannous chloride dosage

Pt/PdSnCl2/mL測(cè)得值/mgMeasuredvalue相對(duì)誤差/%RelativedeviationPtPdPdPt1.020.9670.959-3.3-4.11.040.9810.977-1.9-2.31.060.9950.997-0.5-0.31.080.9981.002-0.20.21.0100.9981.001-0.20.1

由表4可見，隨著SnCl2加入量的增加，鉑、鈀的回收率逐漸增加，當(dāng)SnCl2溶液的加入量超過6 mL時(shí)，樣品溶液中鉑和鈀的檢測(cè)值和加入量的差別小于1%。實(shí)驗(yàn)選擇SnCl2的加入量為10 mL。

2.3 分析譜線的選擇

通過對(duì)樣品溶液的掃描分析，樣品溶液中可檢測(cè)的元素除了鉑、鈀、碲之外，還有少量的鋁和錫。在鈀的推薦譜線中，Pd 340.458 nm的強(qiáng)度最高且無其它元素的干擾，因此選Pd 340.458 nm作為鈀的分析譜線，在鉑的推薦譜線中，265.945 nm強(qiáng)度高且無干擾，而214.423nm處鋁有輕微的背景干擾，故選265.945 nm作為鉑的分析譜線。

2.4 精密度實(shí)驗(yàn)

稱取粉碎好的脫氧催化劑樣品6份，按實(shí)驗(yàn)操作步驟進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得的鉑、鈀含量結(jié)果見表5，由表5可知，鉑的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%，鈀的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.5%。

2.5 方法的檢出限

根據(jù)方法優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行檢出限實(shí)驗(yàn)，以鉑和鈀含量為零的標(biāo)準(zhǔn)溶液(空白溶液)作為樣品溶液測(cè)定11次，計(jì)算出鉑、鈀的檢出限分別為4.6 μg /L和 7.2 μg/L。

表5 樣品分析結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.6 方法的準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

將脫氧催化劑樣品按實(shí)驗(yàn)方法做消解處理后，移取25 mL試液，分別加入50～300 μg鉑，50～200 μg鈀標(biāo)準(zhǔn)溶液，按實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)定樣品溶液中的鉑、鈀含量，計(jì)算方法的加標(biāo)回收率，結(jié)果見表6。

表6 樣品加標(biāo)回收率

由表6可知，方法的加標(biāo)回收率為鉑98.2%～101%、鈀97.6%～101%。

3 結(jié)語

以過氧化鈉熔解-碲共沉淀分離的預(yù)處理方式，ICP-OES法測(cè)定脫氧催化劑中貴金屬鉑、鈀的含量，能夠?qū)K、鈀同樣品中其它元素進(jìn)行充分的分離富集并準(zhǔn)確測(cè)定其含量。方法簡(jiǎn)單可靠，可以滿足對(duì)脫氧催化劑中鉑、鈀含量測(cè)定的要求。

[1] 劉根起,張光,周燕梅,等.分光度法同時(shí)測(cè)定鉑和鈀的新體系[J].分析實(shí)驗(yàn)室(ChineseJournalofAnalysisLaboratory),1999,18(6):23-26.

[2] 林海山.微波消解-原子吸收光譜法測(cè)定氧化鋁為載體的鈀催化劑中鈀[J].分析實(shí)驗(yàn)室(ChineseJournalofAnalysisLaboratory), 2006,25(6):75-77.

[3] 施意華,王晟,楊仲平,等.火焰原子吸收光譜法測(cè)定尾氣凈化金屬載體催化劑中鉑、鈀、銠[J].冶金分析(MetallargicalAnalysis), 2012,32(3):14-19.

[4] 管有祥,王應(yīng)進(jìn),吳曉峰,等.汽車尾氣凈化催化劑中鉑鈀銠的分析火試金同時(shí)富集-ICP測(cè)定[J].貴金屬(PreciousMetals), 2010,31(增刊):198-201.

[5] 湯淑芳,孫福紅,候輝南,等.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)測(cè)定黒銅中鉑、鈀含量[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChenmistry), 2013,3(增刊):86-88.

[6] 劉英,臧慕文.ICP-AES測(cè)定廢Al2O3基催化劑中Pt、Pd [J].分析實(shí)驗(yàn)室(ChineseJournalofAnalysisLaboratory), 2002,21(6):40-43.

[7] 馮振華.火試金富集-ICP-AES法測(cè)定錫陽極泥中的鉑、鈀[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChenmistry), 2013,3(增刊):97-99.

[8] 阮桂色.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChenmistry), 2011,1(4):15-18.

[9] 馬麗君.火試金-重量法測(cè)定銅硫礦中的金和銀[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChenmistry), 2015,5(3):55-58.

[10] 任曼,鄧海琳,龔國洪,等.分離富集金、鉑、鈀的碲共沉淀物研究[J].冶金分析(MetallargicalAnalysis), 2005,25(6):13-15.

[11] 譚文進(jìn),賀小塘,肖雄,等.ICP-AES法測(cè)定廢催化劑不溶渣中的鉑、鈀和銠[J].貴金屬(PreciousMetals), 2015,36(3):72-77.

Alkali Fusion-Tellurium Co-precipitation Separation-ICP-OES Method for Determination of Pt and Pd in Deoxygenation Catalyst

CHENG Chunxi

(HubeiIndustrialGasPurificationandUtilizationKeyLaboratory,HaisoTechnologyCo.,Ltd., (HubeiResearchInstituteofChemistry),Wuhan,Hubei, 430074,China)

After the samples were prepared by alkali fusion and tellurium co-precipitation separation method, the contents of Pt and Pd in deoxygenation catalyst samples were determined by ICP-OES. Analytical conditions such as alkali fusion, tellurium co-precipitation separation and experimental parameters for ICP-OES were investigated and discussed. The results indicated that Pt and Pd in the samples could be completely separated and enriched by being fused with sodium peroxide and co-precipitated with tellurium. The detection limits for Pt and Pd were 4.6 μg /L and 7.2 μg/L, respectively. The relative standard deviations (RSDs) for Pt and Pd were 1.3% and 1.5%, respectively.The recoveries were 98.2%-101% for Ptand 97.6%-101% for Pd. The method is simple and reliable，and can meet the requirements for the determination of Pd and Pt in deoxygenation catalyst. It has been successfully applied to real production samples analysis.

alkali fusion; tellurium co-precipitation; deoxygenation catalyst; ICP-OES; platinum; palladium

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.01.012

2016-6-12

2016-10-26

成春喜，男，助理研究員，主要從事催化劑的研制與分析研究。Email：twlxccx@163.com

成春喜.堿熔-碲共沉淀分離-ICP-OES法測(cè)定脫氧催化劑中的鉑鈀含量[J].中國無機(jī)分析化學(xué),2017,7(1):47-50. CHENG Chunxi.Alkali Fusion-Tellurium Co-precipitation Separation-ICP-OES Method for Determination of Pt and Pd in Deoxygenation Catalyst[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry,2017,7(1):47-50.

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2017)01-0047-04