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微波消解–ICP–MS法测定车用金属催化剂中铂、钯、铑

嘉峪检测网        2021-06-17 11:17

汽车催化转化器是降低汽车尾气污染物排放的有效装置,其中的三元催化剂通常以铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属元素作为其活性成分对尾气污染物进行催化净化作用。催化剂必须负载于载体上才能发挥作用,载体要具有一定的机械强度和抗热、震性,并要具有较大的比表面积以保证活性组分与尾气的充分接触。目前催化剂载体类型主要有陶瓷和金属两种。金属催化剂中贵金属元素的检测,目前大多采用酸溶法,将整个金属载体溶解后,再通过过滤形式分为固、液两部分,液体部分可在富集沉淀去除干扰后直接上机分析,固体部分需要干燥、灰化后研磨成粉末,然后进行前处理后溶解分析。

 

目前采用微波消解酸溶法对固体粉末进行样品处理的方法较少,多是因为灰化后研磨成的粉末样品中含有一定未溶金属成分,进入普通罐式微波消解系统中易产生大量气体,造成试液喷溅,导致样品损耗而影响最终试验结果。笔者采用的微波消解仪由于其工作流程特点,虽然不同的样品和试剂可能产生的热量不同,但由于盛有载荷液可以使温度均一化,不同的样品和试剂可一起进行实验,并且反应瓶无需承压,所以消解金属样品也不会因产生气体而造成喷溅。采用酸溶法溶解催化剂固体粉末,对人员的操作要求较碱熔融方法低,且可批量操作。

 

01主要仪器与试剂

 

电感耦合等离子体质谱仪。

超级微波消解仪。

超纯水系统。

Pt、Pd、Rh、In、Re单元素标准储备溶液:质量浓度均为1 000 mg/L。

Pt、Pd、Rh、In、Re系列混合标准溶液:使用Pt、Pd、Rh单元素标准储备液逐级稀释配制,质量浓度范围为20~1 000 μg/L,溶剂为1%(体积分数,下同)HCl溶液和5% HNO3(体积分数,下同)溶液,内标In、Re质量浓度浓度为1 mg/L。

氩气:体积分数为99.999 9%。

氦气:体积分数为99.999 9%。

HCl、HNO3、H2O2:优级纯。

 

02仪器工作条件

 

发射功率:1 380 W;等离子气流量:15.0 L/min;载气:氩气,流量为1.20 L/min;辅助气:氦气,流量为1.0 L/min;采样深度:7.0 mm:采样模式为全定量;采样锥孔径:1.0 mm;截取锥孔径:0.4 mm;检测器模式为脉冲、模拟双模式。

 

03样品处理

 

首先按照QC/T 968—2014标准中方法将金属载体溶解过滤,固体部分经灰化后研磨制得固体样品粉末。称取0.1 g样品粉末至消解罐中,加入1 mL盐酸、3 mL硝酸,将消解罐放入支架,将支架放入内衬杯中,将内衬杯置于微波消解腔中,在280 ℃下消解45 min,消解结束后,将消解液转移至坩埚中赶酸,按照QC/T 968—2014标准进行富集沉淀,回流溶解后用一级水冲洗定容至50 mL,分析前用2% HNO3稀释,在ICP–MS仪上测定,随同样品做空白试验。实验用样品为企业定制的样品。文中溶出率均为检测值与企业定值比较得出。

 

04测定结果

 

铂、钯、铑在20~1 000 μg/L范围内具有良好的线性关系,相关系数均为1.000 0,检出限为铂0.024 5 μg/L,钯0.020 7 μg/L,铑0.046 9 

μg/L,7次重复测定结果的相对标准偏差为1.7%~2.2%,加标回收率为93%~100%,测定结果与标准碱熔融方法测定结果无明显差异。

 

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