電感耦合等離子體發射光譜法測定氧化鋁基催化劑中鉑元素

摘 " " "要： 采用電感耦合等離子體發射光譜法測定氧化鋁基催化劑中的鉑元素。實驗研究了工作曲線溶液中鹽酸、硝酸、王水和鋁元素含量對檢測用王水消解的樣品中鉑元素含量的影響。通過基體匹配消除溶液基體對鉑元素含量測定的影響，按此方法測定氧化鋁基催化劑中鉑元素的回收率為100%～104%。

關 "鍵 "詞：電感耦合等離子體發射光譜法； 基體匹配； 鉑

中圖分類號：O657.31TQ×× " " 文獻標識碼： A " " 文章編號： 1004-0935（20202023）0×7-00001075-0×4

由于鉑有很高的化學穩定性和催化活性，，而且性能又十分突出，所以在傳統制造業和現代工業的許多領域有著十分廣泛地的用途[1]。在化學工業中，鉑可以用來制造高級化學器皿、鉑金坩堝、電極和加速化學反應速度的催化劑；鉑和鉑銠合金常用作熱電偶測定溫度；還可以用來制造各種首飾作為日常消費品。隨著環保要求越來越高，機動車尾氣已經成為了城市大氣污染的主要污染源之一，而鉑在尾氣處理等方面的作用幾乎是無可替代的，消耗量幾乎占到鉑金工業用量的一半。

含鉑催化劑廣泛應用于石油化工、精細化工、環保材料等領域，尤其在催化重整、燃料電池、烷烴芳構化、汽車尾氣凈化、硅橡膠合成等反應中性能優異，催化劑中鉑含量、鉑分布等因素直接影響催化劑活性、選擇性和壽命[2-3]。近幾十年來，隨著對催化劑性能的不斷研究改進，在提升催化劑性能的同時，鉑含量也在不斷降低，所以準確、快速測定鉑催化劑中的鉑含量特別重要。

鉑含量測定方法較多，常見的有重量法、分光光度法、催化動力學法、電位滴定法、原子吸收光譜法和原子發射光譜法等[3-5]。電感耦合等離子體發射光譜法是最常用的一種操作簡單、樣品處理簡單、具有高精度和高靈敏度、結果準確、快速的方法。

電感耦合等離子體激發光源的重要優點是可以用簡單的水溶液標樣分析各種基體中的分析元素，并且在同一工作條件下使大多數元素能夠得到最佳的激發，不必像化學法在測定一個樣品的不同成分時，分別使用不同的方法和儀器分別進行檢測。在進行多元素分析時，可以對同一元素挑選不同的分析譜線波長或通過干擾系數的校正來避開一些光譜干擾，以保證每個元素測定結果的準確。由于此法具有簡便、快速、檢出限低、可多種元素同時分析、無需化學分離、干擾小、精密度高、準確性好等優 "點[6-9]，現已在鋼鐵、有色合金、地礦、環境、材料、有機、動植物、食品飲料、化學品以及電子電器產品等許多領域中得到越來越廣泛的應用。

電感耦合等離子體發射光譜法在分析樣品時，也存在無法避免的干擾問題。干擾分為物理干擾、化學干擾和光譜干擾。光譜干擾可以通過加入校正因子來消除，但基體干擾在實際分析過程中是各類因素的綜合干擾結果[10]。物理干擾是由于樣品與標樣之間存在物理性質差異，會引起樣品導入與或霧化效率之間的差異。典型的物理特性包括粘黏度、高密度的溶解固體、酸的類型或者濃度和表面張力?；瘜W干擾是樣品基體的化學特性造成樣品和標準之間的分析差異，主要包括易電離元素干擾、等離子體負載干擾和分子組分干擾。光譜干擾是ICP-OES中最為嚴重的干擾，主要包括基線漂移和直接譜線重疊。物理干擾可以通過稀釋、基體匹配、內標校正和標準加入法進行校正。化學干擾可以通過采用試劑空白來稀釋樣品、采用合適的內標元素、使用更加穩健的等離子體條件設置、標準加入法、加入能提供穩定電子的電離緩沖劑和對有機溶劑進行加樣進樣進行校正。光譜干擾可以用更換譜線、采用背景校正的方式進行校正。

在工業催化重整催化劑中，鉑含量一般為千分之幾[11-12]，催化劑中較高的基體物濃度可能會對鉑元素的測定產生較高的基體效應[13-14]，而在處理催化劑樣品時又需要加入一定量的酸進行消解。因此，，為使測量準確，，工作曲線溶液與待測樣品溶液的介質濃度要基本保持一致。

本文通過對消解用酸、空白溶液酸度和空白溶液鋁元素含量三3個方面，對三3個不同鉑含量的催化劑樣品進行了檢測，選擇出最佳的基體匹配條件，建立了新的檢測方法。

1 "實驗部分

1.1 "儀器和工作條件

美國賽默飛的iCAP 7200電感耦合等離子體發射光譜儀，，高頻發生器入射功率1 150 W，輔助氣流0.5 L·min-1，霧化器流量0.6 L·min-1，觀測高度12 mm，冷卻氣流量12 L·min-1，蠕動泵進樣泵速 " 50 r·min-1，Pt分析線214.423 nm。；微波消解儀，； " "烘箱。

1.2 "試劑

鹽酸，優級純；硝酸，優級純；六水合三氯化鋁，分析純；鉑標準儲備液，1 000 μg·/mL-1；試驗用水為超純水（電阻率不小于18.2 MΩ·cm）。

2 "實驗方法

2.1 "溶液制備

待測試樣溶液：稱取經研磨、120 ℃烘干2 小時h后的樣品0.200 0 g（精確至0.000 1 g），置于消解罐中加入12 mL王水進行微波消解，消解條件為150 ℃運行10分鐘 min，180 ℃運行20分鐘 min，消解完成待冷卻至室溫后，將試樣轉移至100 mL容量瓶中，用超純水定容，待測。

鋁元素溶液：稱取9 g六水合三氯化鋁，用超純水溶解后轉移至100 mL容量瓶中，定容，備用。10 mL此溶液中鋁元素含量約等于0.200 0 g氧化鋁質量分數為95%的催化劑載體中鋁元素含量。

2.2 "工作曲線系列溶液的制備

在5個100 mL容量瓶中，分別加入0，、0.1，、0.3，、0.6，、1.0 mL鉑元素標準儲備液，以此為一組。在每組工作曲線中按照表1分別加入對應體積的王水和2.1中的鋁元素溶液，然后用超純水定容，待用。每組工作曲線對應的鉑元素含量質量濃度分別為0mg/L，、1mg/L，、3mg/L，、6mg/L，、10 mg·/L-1。

2.3 "測定

于在電感耦合等離子體原子發射光譜儀上，在選定的工作條件下測量工作曲線溶液，以曲線溶液濃度為橫坐標，以譜線強度比為縱坐標，繪制工作曲線，相關系數大于0.999 9，測定試樣溶液中鉑的 "含量。

3 "結果與討論

3.1 "消解用酸的選擇

在選擇消解用酸的種類時，因為要考慮到儀器的使用條件和能否完全溶解樣品，所以在選擇酸的種類時排除了粘黏度較大的硫酸以及不能完全溶解樣品的磷酸，選擇了粘黏度小而且能完全溶解樣品的王水、鹽酸和硝酸做作為消解液進行對比，分析不同酸溶解樣品對鉑元素檢測結果的影響。本方法對三3個樣品進行溶樣，以電感耦合等離子體發射光譜進行檢測，結果見表2。從表2總結果可以看出，在相同消解條件和相同酸體積的情況下，采用王水消解的樣品其檢測結果更接近理論值。綜合考慮選擇王水用作樣品消解酸。

3.2 "工作曲線中王水加入量的選擇

三3個樣品分別在工作曲線1#～5#共5條曲線下進行鉑元素含量測定，結果見表3。從表中3可以看出，當工作曲線溶液中王水加入量逐漸增加至與消解樣品用量相同時，測定結果呈現逐漸升高至接近理論值的趨勢；當王水加入量超過消解樣品的用量時，檢測結果呈現下降的趨勢。因此選擇在空白溶液中加入與消解用量相等的王水來消除對檢測結果帶來的影響。

3.3 "工作曲線中鋁元素加入量的選擇

三3個樣品分別在工作曲線1#、6#～9#共5條曲線下進行鉑元素含量測定，結果見表4。從表中4可以看出，當工作曲線溶液中鋁元素含量逐漸增加至與消解的樣品中鋁含量相同時，測定結果呈現逐漸升高至接近理論值的趨勢；當鋁元素含量超過樣品中鋁元素含量時，檢測結果呈現下降的趨勢。因此在空白溶液中加入與試樣等濃度鋁元素可以消除對鉑質量分數檢測的影響。

3.4 "王水和鋁元素之間相互作用工作曲線中鋁元素加入量的選擇

此項試驗主要考察試樣溶液中王水和鋁元素之間是否存在相互作用，影響鉑元素的檢測結果。因此將三3個樣品分別在工作曲線1#、10#～12#共4條曲線下進行鉑元素含量測定，結果見表5。從表中可以看出，工作曲線中不加入匹配基體（1#）的結果與加入匹配基體（10#）的結果相差較大。另外兩組工作曲線在不完全的基體匹配（11#和12#）情況下，與在正常基體匹配的工作曲線下的檢測結果存在一定的差距。雖然不同樣品在11#和12#工作曲線下的檢測結果，與10#工作曲線下的檢測結果差異不同，但是可以看出工作曲線中王水和鋁元素的加入量只有和待測樣品相同時，檢測結果更接近理論值。

從表5可以看出，工作曲線中不加入匹配基體（1#）的結果與加入匹配基體（10#）的結果相差較大。另外兩組工作曲線在不完全的基體匹配（11#和12#）情況下，與在正?；w匹配的工作曲線下的檢測結果存在一定的差距。雖然不同樣品在11#和12#工作曲線下的檢測結果，與10#工作曲線下的檢測結果差異不同，但是可以看出工作曲線中王水和鋁元素的加入量只有和待測樣品相同時，檢測結果更接近理論值。

3.5 "鉑元素含量和加標回收率

用于檢測加標回收率的樣品，在消解前將對應量的鉑元素標準溶液加入到消解罐中，與待測樣品正常進行消解，確保消解過程不會對鉑元素的檢測結果產生影響。實驗采用10#工作曲線對三3個催化劑樣品進行加標回收實驗，實驗結果見表6。

從表中6可以看出，鉑回收率在100%～104%之間，滿足日常測定要求。

4 "結 論

準確測定催化劑中做為主要有效成分的貴金屬元素的含量，對于控制催化劑的成本、保證催化性能以及廢劑回收價值都有重要意義。本方法優化了工作曲線中的基體匹配，消除了基體干擾，進行了加標回收實驗，結果表明，本方法快速、準確，可用于氧化鋁基催化劑中貴金屬元素鉑的測定。該方法已起草為行業標準，待公布后實施。

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Determination of Platinum in Alumina-Based Catalysts by

Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry

LI Xiao-fan，， SHAN Hong-fei，， LIU Bo-shu

（Shenyang Sanjukaite Catalyst Co.， Ltd.， Shenyang Liaoning 110144，， China）

Abstract： "It determined The platinum element in the alumina-based catalyst was determined by adopting the determination method of inductively coupled plasma optical emission spectrometry. The effects of the contents of hydrochloric acid， nitric acid， aqua regia and aluminum elements in the working curve solution on the content of platinum in the samples digested with aqua regia were tested experimentally.The influence of the solution matrix on the determination of platinum element content was eliminated by matrix matching， and the recovery rate of platinum element in the alumina-based catalyst was determined by this method to be 100%～104%.

Key words： "Inductively coupled plasma optical emission spectrometry; "Matrix matching; "Platinum