電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定鉑金材料中雜質元素

馮先進 馮 旭 楊桂香 黃濤宏

(1 北京礦冶研究總院，北京 102628；2 島津企業管理(中國)有限公司 北京分析中心,北京 100020；3 金屬礦產資源評價與分析檢測北京市重點實驗室，北京 102628)

電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定鉑金材料中雜質元素

馮先進1，3馮 旭2楊桂香2黃濤宏2

(1 北京礦冶研究總院，北京 102628；2 島津企業管理(中國)有限公司 北京分析中心,北京 100020；3 金屬礦產資源評價與分析檢測北京市重點實驗室，北京 102628)

建立了微波消解-電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法同時測定鉑飾品國家標準物質中金、銅、銥、鈷、鈀、銠、釕7種雜質元素含量的方法。方法中7種元素的檢出限為：鈀與釕<0.000 1%，其它元素<0.000 62%。經與國家標準物質認定值比對，結果滿意。稀釋系數95.5%～104.7%。方法測定結果與標準樣品認定值一致，可滿足鉑金材料中雜質元素檢測。

鉑金材料；ICP-AES；雜質元素

0 前言

貴金屬首飾按其主要組成分類，大致可分為黃金首飾、鉑金首飾、鈀金首飾以及銀首飾等幾種。在各類首飾成分中，除主要貴金屬元素外，尚有一種或多種其它元素。一般而言，為了保證首飾的硬度、光澤度及美觀程度等，首飾的組成原料不是單一的純金屬，而是以某貴金屬為主要材料的合金體，即黃金首飾、鉑金首飾、鈀金首飾、銀首飾是以金、鉑、鈀、銀為主要原料的合金[1-4]。鉑鈀同族稀有貴金屬隨著其用途的擴展、用量的增大，當前已屬國際非常矚目的金屬，被譽為“現代工業的維他命”。常用的貴金屬元素的測定多采用滴定法、重量法、光度法測定鉑、銥、釕、銠等[5]。這些化學分析方法雖然可靠，但適用于化學成分較為簡單、明確的合金樣品分析，而且使用的化學試劑較多，不能同時測定多種元素[6]。電感耦合等離子體原子發射光譜法具有測定靈敏度高，標準曲線線性范圍寬等優點，已經成為貴金屬中雜質分析的一種趨勢[7]。此次實驗通過優化儀器參數、選擇測定譜線、單標混標結合，建立了測定鉑金材料中雜質元素的ICP分析方法，結果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

ICPE-9820全譜型電感耦合等離子體原子發射光譜儀(島津儀器公司)，Milestone ETHOS ONE微波消解儀(北京萊伯泰科儀器股份有限公司)。

實驗用水為新制備的去離子水，電阻率大于18.2 MΩ·cm；鹽酸、硝酸均為優級純，金、銅、銥、鈷、鈀、銠、釕單標標準儲備溶液濃度為1 000 μg/mL(鋼研納克檢測技術有限公司)。

1.2 儀器工作參數

1.2.1 ICP-AES工作參數

利用電感耦合等離子體原子發射光譜儀的優化程序，考察了射頻發生器功率、霧化氣流量、輔助氣流量、冷卻氣流量、觀察高度、試液流速等對被測元素譜線發射強度的影響，選擇了折衷的儀器測量參數：射頻發生器功率1.2 kW，載氣流量為0.7 L/min，輔助氣流量為0.6 L/min，冷卻氣流量為10.0 L/min，炬管：迷你炬管(島津)。

1.2.2 微波消解儀工作參數

微波消解儀最佳工作參數見表1。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedures

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品的前處理方法

稱取0.10 g(精確至0.000 1 g)試樣于聚四氟乙烯內罐中，加入10 mL王水(HNO3∶HCl=1∶3)溶液(50%)，密封置于微波消解儀中，190 ℃下保持20 min。冷卻后，用純水轉移樣液于100 mL容量瓶中，加入Sb(10 mg/L)和Y(1 mg/L)作為內標，用純水定容，搖勻，待測。

1.3.2 標準曲線的繪制

按照表2，配制各元素標準溶液。為了使各元素標準溶液中物理干擾達到一致，令STD1-STD4各標準溶液中各元素含量總和接近于10%。加入Sb(10 mg/L)和Y(1 mg/L)作為內標，并用王水(5%)定容，搖勻，待測。

表2 各元素標準曲線濃度

Table 2 Concentrations of the calibration curve/%

元素Elements標準曲線濃度StandardcurveconcentrationBlankSTD1STD2STD3STD4Au00512Co005125Cu00525Ir0051Pd05205Rh0241Ru0421

將儀器調節至最佳工作狀態，按由低到高的順序測定待測元素標準系列溶液的光譜強度。待測元素標準系列溶液的光譜強度減去“零”濃度標準溶液中的光譜強度為凈光譜強度。以凈光譜強度為縱坐標，以元素質量濃度為橫坐標，繪制各待測元素標準曲線。

1.3.3 測定

在儀器的最佳工作條件下，對選定3個鉑金標準物質樣品溶液進行測定。從溶液各待測元素的光譜強度，從標準曲線上查出試料溶液中各待測元素的濃度。同時進行空白實驗。

2 結果與討論

2.1 待測元素譜線選擇與干擾消除

根據試樣中待測元素含量、基體干憂情況，以及實際樣品的測定情況，確定各元素無明顯光譜干擾的分析線為：Au 267.595 nm，Cu 224.700 nm，Ir 212.681 nm，Co 237.862 nm，Pd 340.458 nm，Rh 249.078 nm。

2.2 檢出限、測定下限實驗

以11次空白實驗結果的標準偏差計算本方法檢出限(MDL)，以3.3倍檢出限作為測定下限，各元素的檢出限和測定下限見表3。

表3 檢出限和測量下限Table 3 Limits of detection and lower limit of detection /%

2.3 精密度實驗

選取三個鉑金飾品國家標準物質，用該方法對其中的金、銅、銥、鈷、鈀、銠、釕等7種元素進行測定，其中每個樣品分別進行6次獨立測定，測定結果及重復性結果見表4。

表4 精密度實驗結果Table 4 Precision tests of the method /%

2.4 準確度實驗

選取三個鉑金飾品國家標準物質，用該方法對其中的金、銅、銥、鈷、鈀、銠、釕7種元素進行測定，測定結果與標準值的比較見表5。

表5 國家標準物質分析結果Table 5 Analytical result of elements in standard reference materials /%

2.5 稀釋系數實驗

為考察本方法中樣品基體干擾情況以及方法可靠性，對樣品進行稀釋系數實驗。稀釋系數實驗是美國環境保護署(EPA)標準方法中推薦的判別樣品物理干擾及化學干擾水平的實驗。通過樣品稀釋5～10倍后測定結果與原樣品測定結果的對比，可計算得到稀釋系數(如公式(1))。如元素稀釋系數接近100%，可判別樣品基體中無明顯物理干擾與化學干擾。

(1)

原樣品測定結果：A；樣品稀釋后測定結果：B；稀釋因子：C(此樣品為10)。

本實驗中，根據稀釋實驗結果，確定了各元素最佳內標元素及波長，并且各元素稀釋系數均在95%～105%。結果如表6。

表6 稀釋實驗系數結果Table 6 Dilution test results /%

3 結語

通過儀器測定條件、基體干擾、檢出限、準確度和精密度實驗確定了方法的最佳實驗條件，建立了ICP-AES法測定鉑金材料中金、銅、銥、鈷、鈀、銠、釕含量的方法。此方法中，7種元素的檢出限為：鈀與釕<0.0001%，其它元素<0.00062%。經與國家標準物質認定值比對，結果滿意。稀釋系數95.5%～104.7%。方法測定結果與標準樣品認定值一致，此方法可同時滿足鉑金材料中雜質元素檢測。

[1] 向雄志,白曉軍,黃應欽,等.飾品用金合金研究進展[J].材料導報(MaterialsReview),2006,20(1):31-34.

[2] 施苾寒.鉑、鈀材料ICP分析方法的研究[J].上海計量測試(ShanghaiMeasurementandTesting),2009,36(5):25-27.

[3] 李光利,徐光,何姣,等.多元光譜擬合ICP-AES法同時測定鈀中22個雜質元素[J].貴金屬 (PreciousMetals),2012,33(2):52-58.

[4] 鞠軍,陳永紅,高廣飛,等.貴金屬首飾分析研究進展[J].黃金(Gold),2011, 32(6):57-60.

[5] 李華昌,屈太原,何飛頂.貴金屬元素分離富集技術進展[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(1):7-12.

[6] 宮嘉辰,張穎,王艷紅,等. 電感耦合等離子體發射光譜法測定鉑鈀合金中的銠和銥[J].有色礦冶(Non-FerrousMiningandMetallurgy),2015,31(4):58-59.

[7] 阮桂色.電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)技術的應用進展[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

Determination of Impurity Elements in PlatinumMaterials by ICP-AES

FENG Xianjin1，3, FENG Xu2, YANG Guixiang2, HUANG Taohong2

(1.BeijingGeneralResearchInstituteofMining&Metallurgy,Beijing102628,China;2.SHIMADZU(CHINA)CO.,LTD.Beijing, 100020,China；3.BeijingKeyLaboratoryforEvaluationandTestingofMetallicMineralResources,Beijing102628,China)

A method for simultaneous determination of impurity elements (Au, Cu, Ir, Co, Pd, Rh and Ru) in platinum materials was established by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). The sample was pretreated by microwave digestion system. Optimal experimental conditions, including analytical spectral lines, back-ground interference and instrument parameters were investigated. The method detection limits for Pd and Rh were both less than 0.0001%，and for other elements were all less than 0.0062%. The dilution coefficients (10 times dilution) were between 95.5% and 104.7%. The detection results were consistent with the certified values. The method is suitable for the determination of impurity elements in platinum materials.

platinum materials; ICP-AES; impurity elements

2015-12-07

2016-02-22

北京市科技創新基地培育與發展專項(Z151100001615044)資助

馮先進，男，研究員，主要從事原子光譜技術在實驗室和工業在線的應用與開發研究。E-mail: fxj0018@126.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.02.010

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)02-0035-04