鉛試金富集-電感耦合等離子體光譜法測定銠催化劑中銠①

熊方祥， 曾 浩

（長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙410012）

銠催化劑是一種能改變化學反應速度而本身又不參與反應的貴金屬材料，其中銠的含量決定其活性和抗腐蝕性，為滿足科研和生產的需要，必須準確地檢測銠的含量。 銠是惰性金屬，常壓下很難溶解于王水，且由于銠催化劑在制作過程中經過極其復雜的物理化學過程，銠已變為復雜相態，很難被浸出到溶液中，給銠的定量分析帶來困難。

常見的銠分析方法有火焰原子吸收法［1］、電感耦合等離子體光譜法［2］、分光光度法［3］、重量法［4］、極譜法［5］、鎳锍試金-電感耦合等離子體質譜法［6］和溶劑萃取法［7］等。 銠催化劑中成分復雜且銠含量較低，測定時需分離富集，極譜法、光度法、溶劑萃取法、離子交換法工序復雜；火焰原子吸收法、電感耦合等離子體光譜法未分離雜質元素，干擾較大，測得結果偏差較大；鎳锍試金法雖然稱樣量大代表性好，但其還原得到的鎳扣只能部分溶于鹽酸，造成測量結果有偏差。 目前尚未見有鉛試金法測定銠催化劑中銠的相關報道。

本文采用鉛試金法富集催化劑中銠，ICP 法測定銠含量，研究了灰吹保護劑種類及用量、合粒王水溶解時間、元素干擾等對銠檢測的影響。

1 實 驗

1.1 主要儀器與試劑

主要儀器：美國珀金埃爾默（PE）公司生產的AIVO500 型電感耦合等離子體光譜儀。 其主要工作參數如下：射頻功率1.5 kW，輔助氣流量0.2 L/min，等離子氣流量15 L/min，霧化器壓力200 kPa，積分時間0.1 s，讀數3 次，軸向觀測。

試劑與材料：Na2CO3、SiO2、PbO、Na2B4O7·4H2O、HCl、HNO3，均為分析純；面粉。 實驗用水為二級去離子水。

1.2 實驗方法

取一定量的Na2CO3、SiO2、硼砂、PbO 和面粉，混勻后置于黏土坩堝中，加入一定量的含銠待測樣，加入一定量的灰吹保護劑，覆蓋約10 mm 厚的NaCl，放入已升溫至900 ℃的試金爐中，60 min 內升溫至1 100 ℃，然后取出坩堝將熔體倒入鑄鐵模內，冷卻后取出鉛扣放入已在爐中預熱的灰皿中，在900 ℃灰吹得到合粒。在聚四氟乙烯燒杯中用10 mL 硝酸+10 mL 水溶解合粒，然后將物料轉移至碘量瓶中，加入15 mL 王水，于99 ℃沸水浴上溶解銠，保溫一段時間后冷卻，溶液定容至200 mL。 采用電感耦合等離子體光譜法測定溶液中銠含量。 同時做不加含銠待測樣的空白實驗。

2 實驗結果與討論

2.1 灰吹保護劑的影響

鉛試金法測金時通常采用銀作為灰吹保護劑，但是銀與銠在熔融狀態下不能互熔，灰吹時大部分銠損失于灰皿中，必須選用一種合適的灰吹保護劑。

據文獻［8］報道，加入少量鈀、鉑能減少銠在灰吹過程中的損失，因此選取銀粉、鈀粉、鉑粉、銀鈀粉（銀鈀質量比3 ∶1）為灰吹保護劑進行對比。 以含銠100 μg的銠標準溶液為待測樣，王水溶解時間120 min，不同灰吹保護劑種類和用量下銠的檢測結果見表1。

表1 灰吹保護劑種類及用量對銠含量測定的影響

由表1 可知，以銀作灰吹保護劑時，銠基本損失在灰皿中；以鈀、鉑作灰吹保護劑時，銠回收率同樣不合要求；銀鈀粉作灰吹保護劑時，銠回收率在97.8%～99.2%之間，符合實驗需求；銀鈀粉用量為1 mg 和5 mg時，銀鈀合粒較小，有可能導致實驗失敗。 因此選擇銀鈀粉作灰吹保護劑，用量為10 mg。

2.2 銀鈀粉中銀鈀質量比的影響

為減少銠在灰吹過程中的損失，確保銠進入銀鈀合粒，考察了銀鈀質量比對銠回收率的影響。 銀鈀粉用量10 mg，其他條件不變，實驗結果如表2 所示。 由表2 可知，當銀鈀質量比不小于2 ∶1時，銀鈀合粒中銠回收率符合實驗要求。 選擇銀鈀質量比為3 ∶1。

表2 不同銀鈀質量比下的銠回收率

2.3 銀鈀合粒王水溶解時間的影響

銀鈀粉中銀鈀質量比3 ∶1，其他條件不變，王水溶解時間對銠檢測結果的影響見表3。 由表3 可知，在沸水浴中合粒經王水溶解120 min 后，銠回收率達到99.3%以上，能滿足實驗要求。 選擇合適的銀鈀合粒王水溶解時間為120 min。

表3 銀鈀合粒王水溶解時間對銠檢測的影響

2.4 銀、鈀的干擾與消除

試樣經鉛試金法分離富集后，除銀、鈀外，基本不含其他的雜質干擾元素，因此研究ICP 檢測時銀和鈀對銠的干擾情況。 取100 μg/mL 的銠標準溶液1.00 mL于100 mL 容量瓶中，加入一定量的銀鈀混合標準溶液（銀鈀質量比3 ∶1），然后定容至200 mL，用ICP 檢測溶液中的銠含量，結果見表4。 由表4 可知，銀鈀總濃度在200 μg/mL 以下時，對銠的干擾不明顯，可以忽略不計。

表4 銀和鈀對銠ICP 檢測的影響

2.5 分析譜線的選擇

合粒溶解液中的主要元素為銀、鈀，以及待測樣品中帶入的少量金、鉑等，因此在選擇測定譜線時需考慮這些元素和銠之間是否有干擾。 通過在同一條件下，同時測定每個元素各譜線的強度，并觀察分析待測譜線周圍的干擾譜線，遵循所選譜線靈敏度高，干擾少的原則，選擇銠的分析譜線為233.477 nm，該波長附近無金、鉑、鈀元素的干擾。

2.6 樣品加標回收實驗

稱取5.00 g 催化劑樣品，分別加入一定量的銠標準溶液，加入銀鈀質量比為3 ∶1的銀鈀粉10 mg，王水溶解時間120 min 條件下，銠的鉛試金-ICP 測量結果見表5。 由表5 可知，催化劑樣品加標回收率在96.75%～100.20%之間，回收率能滿足生產實踐的需要。

表5 樣品加標回收實驗結果

2.7 精密度實驗

選取3 個銠含量不同的催化劑樣品，按照上述實驗選定的條件測定銠，測定結果及標準偏差（SD）、相對標準偏差（RSD）見表6。 由表6 可知，鉛試金-ICP法測定銠的相對標準偏差在1.76%～2.29 之間，精密度好，能滿足生產實踐需要。

表6 銠催化劑樣品分析結果

3 結 論

用鉛試金法分離富集催化劑中的銠，加入一定量的銀鈀粉作為灰吹保護劑，合粒用硝酸溶解完銀和鈀后，加入王水于沸水浴中溶解銠，然后采用ICP 法測定溶液中的銠，該方法銠回收效果好，測量結果準確可靠，可以作為催化劑中銠的定量分析方法。