鋼研納克Plasma 2000ICP光譜儀測定汽車尾氣催化劑中貴金屬含量
摘要：采用電感耦合等離子體光譜法對汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器中貴金屬鉑、銠、鈀的含量進行測定。優(yōu)化了測定的條件，調(diào)節(jié)觀測高度及載氣流量，使得載氣流量為0.46L/min。加標回收率表明該方法的加標回收率在94%-98%之間。該方法適用于車用催化劑中貴金屬元素鉑、銠、鈀的測定。
1.3樣品制備
由于汽車尾氣催化劑為多孔狀結(jié)構(gòu)，無法直接進行測定，因此需要將樣品破碎后進行小結(jié)處理。本實驗中首先將催化劑完全破碎，粉末球磨成200目以下的粉末，而后使用四分法進行取樣，樣品待處理。圖1是制備前的樣品。圖2為制備后的樣品。
2 結(jié)果與討論
2.1 樣品溶解條件的選擇與確定
車用陶瓷催化劑的載體為堇青石，其化學成分為2MgO2·Al2O3·5SiO2，其中也可能包括一些其他雜質(zhì)元素，基體較為復雜，溶解困難。因此實驗過程中使用多種方法溶解樣品，即加熱板消解法，酸溶回渣法及微波消解法，終經(jīng)過實驗驗證及分析，微波消解法具有消解效果好，樣品處理簡單，速度快，因此選擇微波消解法作為消解方法。
2.2 分析譜線的選擇
對于同一種元素，ICP-AES Plasma2000有多條譜線可供選擇用于檢測，但是由于基體的影響和其他元素對待測元素可能產(chǎn)生的干擾，需要對推薦的譜線進行干擾考察和選擇。光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周圍背景低且無其他元素明顯干擾的譜線作為待測元素的分析線。此外，譜線選擇時，應盡量將背景位置定位于基線平坦且無小峰的位置，同時左右背景的平均值盡可能與譜峰背景強度一致。譜線選擇結(jié)果見表2。
結(jié)論
車用催化器是防止汽車尾氣污染大氣的重要防治手段之一。車用催化器中的催化活性組分為鉑、銠、鈀。而鉑、銠、鈀作為貴金屬，價格昂貴，其在車用催化器中的含量決定著車用催化器的性能及生產(chǎn)成本，因此準確定量檢測其含量成為了車用催化器的重點之一。
本文采用納克公司生產(chǎn)的Plasma 2000 型全譜型掃描發(fā)射光譜儀測定車用催化劑中貴金屬元素鉑、銠、鈀等元素，討論了檢測樣品的制備，溶樣條件的選擇，分析譜線的測定，載氣流量的確定及加標回收率的測定，并且與標準樣品進行比對，結(jié)果準確可靠。本方法可一次性完成對多種元素的測定，適用于各級檢驗機構(gòu)進行多批次、多項目產(chǎn)品的元素檢測。

鋼研納克Plasma 2000ICP光譜儀測定車用三元汽車尾氣催化劑中鉑、銠、鈀的含量
摘要： 采用電感耦合等離子體光譜法對汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器中貴金屬鉑、銠、鈀的含量進行測定。優(yōu)化了測定的條件，調(diào)節(jié)觀測高度及載氣流量，使得載氣流量為0.46L/min。該方法適用于車用催化劑中貴金屬元素鉑、銠、鈀的測定。
關鍵詞：ICP-AES; 車用催化劑；貴金屬元素
根據(jù)中華共和共環(huán)境保護部的《機動車防治年報2014》，中國2013年的機動車保有量達到2.32億輛，尾氣排放已經(jīng)成為我國空氣污染的重要來源之一。汽車尾氣催化劑能夠有效的降低汽車尾氣中污染物的排放量，從而達到改善大氣環(huán)境質(zhì)量，保護環(huán)境的效果。汽車尾氣催化劑中的貴金屬成分是有效的催化成分，其含量和負載情況是催化劑性能好壞的判斷依據(jù)。
ICP-AES作為一種快速定量分析的手段，其分析速度快，具有較低的檢出限，并且精密度良好，動態(tài)范圍寬。本文研究了使用國產(chǎn)全譜掃描電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（plasma 2000）測定汽車尾氣催化劑中貴金屬元素鉑、銠、鈀的方法，取得了滿意結(jié)果。
1 實驗部分
1.1 儀器及參數(shù)
實驗過程中ICP-AES Plasma 2000具體參數(shù)見表1
表1 鋼研納克plasma2000 ICP光譜儀器主要工作參數(shù)
儀器工作參數(shù) 設定值 儀器工作參數(shù) 設定值
射頻功率／W 1150 輔助氣流速／L·min-1 0.5
冷卻氣流速／L·min-1 15 蠕動泵轉(zhuǎn)速/rpm 20
載氣流速／L·min-1 0.5 進樣時間/s 25
曝光時間/s 8 讀數(shù)方式 峰面積
全功能型微波化學工作平臺：上海市屹堯儀器科技發(fā)展有限公司。
1.2 試劑
鹽酸，ρ≈1.18 g/ml，優(yōu)級純，北京化工廠；
硝酸，ρ≈1.42g/ml, 優(yōu)級純，北京化工廠；
氫氟酸，MOS級。
Pt、Rh、Pd的標準溶液，質(zhì)量濃度均為1000 μg/ml，國家鋼鐵材料測試中心；
所有溶液用水均為二次去離子水。
1.3樣品制備
由于汽車尾氣催化劑為多孔狀結(jié)構(gòu)，無法直接進行測定，因此需要將樣品破碎后進行小結(jié)處理。本實驗中首先將催化劑完全破碎，粉末球磨成200目以下的粉末，而后使用四分法進行取樣，樣品待處理。圖1是制備前的樣品。 圖2為制備后的樣品
圖1 車用催化劑制備前樣品
圖2 車用催化劑制備后樣品
1.4 樣品處理
稱取0.5g試樣于微波消解罐中，加入5ml王水，5mlHF，進行微波消解。而后轉(zhuǎn)移至150ml的聚四氟乙烯燒杯中，在180℃下蒸干溶液，而后加入10ml王水，3mlHF，加熱溶解，冷卻后轉(zhuǎn)移至50ml容量瓶中，定容搖勻，而后干過濾待測。微波消解條件如表2所示。
表2 微波消解條件
步驟 溫度（℃） 壓力（atm） 時間（min）
2 結(jié)果與討論
2.1 樣品溶解條件的選擇與確定
車用催化劑的載體為堇青石，其化學成分為2MgO2·Al2O3·5SiO2，其中也可能包括一些其他雜質(zhì)元素，基體較為復雜，溶解困難。因此實驗過程中使用多種方法溶解樣品，即加熱板消解法，酸溶回渣法及微波消解法，終經(jīng)過實驗驗證及分析，選擇微波消解法作為消解方法。加熱板消解法消解樣品，是將樣品放置于聚四氟乙烯燒杯中，加入王水及氫氟酸與高氯酸，回流及冒盡高氯酸煙，反復8次后定容過濾樣品。但樣品并未溶清，還存在大量的沉淀，而且耗時過長，其測定結(jié)果與標準樣品比偏低。酸溶回渣是稱取樣品后進行酸化，而后將之過濾，濾渣放入馬弗爐中在堿性條件下灼燒，保留濾液。而后將濾渣濾液合并后定容待測。酸溶回渣有以下問題，一是實驗過程中使用到了鉑金坩堝，因此車用催化劑中的鉑元素無法測定，會引入新的干擾。二是實驗過程復雜，時間長，同時并未完全溶解樣品。三是其測定結(jié)果比標準樣品值偏低。因此放棄此方法。使用微波消解法耗時短，過程簡單，選用此方法。
2.2 分析譜線的選擇
對于同一種元素，ICP-AES Plasma2000有多條譜線可供選擇用于檢測，但是由于基體的影響和其他元素對待測元素可能產(chǎn)生的干擾，需要對推薦的譜線進行干擾考察和選擇。光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周圍背景低且無其他元素明顯干擾的譜線作為待測元素的分析線。此外，譜線選擇時，應盡量將背景位置定位于基線平坦且無小峰的位置，同時左右背景的平均值盡可能與譜峰背景強度一致。譜線選擇結(jié)果見表3。
表3 各元素分析線
元素/nm Pt Rh Pd
波長 265.945 343.488 229.651
2.3 載氣流量的選擇
使用Rh343.488nm為調(diào)節(jié)線，使用ICP-2000進行自動調(diào)節(jié)載氣流量，其進步步速為0.1L，記錄其強度時的載氣流量，為0.46L/min。以此流量作為分析時使用的流量。并使用Rh343.488nm為調(diào)節(jié)線，進行矩管準直的調(diào)節(jié)。記錄其強度處的位置。以此載氣流量及位置測定元素值。
2.4 加標回收率
為評價方法精密度及準確度, 對3種樣品（標1，跑1，圓1）中的貴金屬元素鉑。銠、鈀進行了加標回收率試驗，其余各元素的回收率均在94%-97%之間（結(jié)果見表4）。
表4 各元素加標回收率
分析元素 加入量/mg/g 實際值
/mg/g 檢出量/ mg/g 回收率/ %
Pt 0.08 0 0.0753 94
Rh 0.4 0.23 0.6225 98
Pd 6 2.87 8.71 97
2.5 實際樣品測定與標準值對比
使用索克定值樣品進行分析，分析結(jié)果見表5，結(jié)果表明，各元素分析結(jié)果與標準樣品參考值一致，說明此方法準確、可靠。
分析元素 Pt Rh Pd
標1測定值 0 0.236 5.05
標1標準值 0 0.255 4.85
標2測定值 0 0.254 12.41
標2標準值 0 0.252 12.35
3 結(jié)論
采用納克公司生產(chǎn)的Plasma 2000 型全譜型掃描發(fā)射光譜儀測定車用催化劑中貴金屬元素鉑、銠、鈀等元素，可一次性完成對多種元素的測定，適用于各級檢驗機構(gòu)進行多批次、多項目產(chǎn)品的元素檢測。

無處遁形的水中鉛----氫化物發(fā)生-ICP-AES法測定飲用水中鉛
鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司
鉛會嚴重影響人體健康，過量的攝入會導致慢性中毒，造成人體肝、腎、大腦損傷，兒童鉛中毒更會導致發(fā)育遲緩，智力低下等。水為生命之源，飲用水中鉛含量超標造成的危害更加嚴重。根據(jù)《GB 5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標準》中規(guī)定，鉛元素的含量不得超過10 ng/mL。針對生活飲用水中的鉛元素測定，本文采用氫化物發(fā)生與電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀聯(lián)用的方法，測定生活飲用水中鉛含量。本方法檢出限為0.7 ng/mL，測定下限為2.3 ng/mL，適用于生活飲用水中鉛元素的檢測。
儀器配置
Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
觀測方式：軸向觀測
進樣系統(tǒng)：氫化物發(fā)生裝置
分光系統(tǒng)：中階梯光柵與棱鏡交叉色散結(jié)構(gòu)，全譜瞬態(tài)直讀
檢測器：大面積背照式CCD芯片，高紫外檢出效率，寬動態(tài)范圍
光源：高效固態(tài)射頻發(fā)生器，小體積高效率
Plasma 2000儀器檢測條件
觀測方向 霧化器流量
（L/min） 輔助氣流量
（L/min） 載氣流量
（L/min）
軸向 0.6 0.5 13.5
RF功率
（W） 曝光時間
（s） 進樣時間
（s） 氫化物發(fā)生器泵速
（rpm）
實驗樣品與檢測方法
取自不同取樣點的實際自來水樣，分別編號為Y1和Y2。
在一定PH范圍內(nèi)，鉛元素可與硼氫化鉀溶液反應生成氣態(tài)的PbH4，通過載氣將PbH4帶入電感耦合等離子體光譜儀內(nèi)進行測試。
移取20mL自來水樣品，加入鹽酸，定容于25mL容量瓶中，搖勻待測。
分析譜線的選擇
選用靈敏度適宜，無其他元素明顯干擾的鉛220.353分析譜線。
鉛元素的譜線選擇
標準曲線繪制
鉛標準溶液（國家鋼鐵材料測試中心，1000μg/mL）配置溶液梯度，氫化物發(fā)生法繪制標準曲線，線性相關系數(shù)大于0.999。
標準曲線濃度（ng/mL）
元素名稱 S0 S1 S2 S3 S4
鉛元素氫化物發(fā)生標準曲線
方法檢出限與測定下限
按樣品空白連續(xù)測定11次，以3倍的標準偏差計算方法檢出限，10倍的標準偏差計算方法測定下限。
鉛元素氫化物發(fā)生檢出限（ng/mL）
元素 檢出限 測定下限
Pb 0.7 2.3
測定結(jié)果
實際樣品分析結(jié)果（ng/mL）
樣品名稱 ICP-AES ICP-MS GB 5749-2006
Y1 （0.70）a 0.65 <10
Y2 （0.80）a 0.75 <10
備注a：括號內(nèi)為參考值，低于測定下限2.3 ng/ml。
加標回收率
在實際樣品中加入約3倍于實際樣品鉛的含量，回收率為108%，滿足定量要求。
加標回收率
樣品名稱 樣品含量
（ng/mL） 加入量
（ng/mL） 測量值
（ng/mL） 回收率
（%）
Y1 (0.7) a 2.5 3.4 108
備注a：括號內(nèi)為參考值
結(jié)論
本方法采用氫化物發(fā)生與plasma 2000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀聯(lián)用的方法測定生活飲用水中的鉛元素，對2個實際飲用水樣進行檢測，均未檢出鉛元素超標，方法檢出限及測定下限低于國家標準要求，加標回收率好，適用于生活飲用水中鉛元素的檢測。

鋼研納克Plasma2000ICP光譜儀測定球磨鑄鐵中Si、Mn、P、La、Ce、Mg含量
關鍵詞：Plasma2000，ICP-OES，球磨鑄鐵，全譜瞬態(tài)直讀
引言
球墨鑄鐵是一種高強度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。除鐵元素外，它的化學成分通常為:含碳量3.0~4.0%，含硅量1.8~3.2%，含錳、磷、硫總量不超過3.0%以及適量的稀土、鎂等球化元素。因此球墨鑄鐵中的Si、Mn、P、La、Ce 、Mg元素測定十分重要。本文采用Plasma2000電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-OES） 對球墨鑄鐵中的Si、Mn、P、La、Ce、Mg元素含量進行了測定，標樣和樣品測試均得到了滿意的結(jié)果。
儀器特點
Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司）是一種使用方便、操作簡單、測試快速的全譜ICP-OES分析儀，具有良好的分析精度和穩(wěn)定性。儀器特點如下：
? 高效固態(tài)射頻發(fā)生器，超高穩(wěn)定光源；
? 大面積背照式CCD芯片，寬動態(tài)范圍；
? 中階梯光柵與棱鏡交叉色散結(jié)構(gòu)，體積小巧；
? 多元素同時分析，全譜瞬態(tài)直讀。
樣品前處理
參考國標GB/T 24520-2009《鑄鐵和低合金鋼 鑭、鈰和鎂含量的測定 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》，準確稱取0.5 g（精確至0.0001 g）試樣，加入鹽酸、硝酸混合酸分解，高氯酸冒煙，以混酸溶解鹽類，冷卻狀態(tài)下加入氫氟酸，試液稀釋至一定體積，干過濾。Si稀釋10倍測定，其他元素直接測定。
樣品溶解圖解
儀器參數(shù)
儀器工作參數(shù) 設定值 儀器工作參數(shù) 設定值
射頻功率／W 1250 輔助氣流速／L·min-1 0.5
冷卻氣流速／L·min-1 13.5 蠕動泵轉(zhuǎn)速/rpm 20
載氣流速／L·min-1 0.5 進樣時間/s 25
標準樣品
選用標準樣品進行測試
標樣編號 標樣名稱
GBW（E）010188a 稀土鎂球墨鑄鐵
典型元素譜線
標樣 濃度mg/L 計算濃度mg/L 誤差
空白 0 -0.00716 -0.00716
標準1 10 9.99484 -0.00516
標準2 12.5 12.52462 0.02462
標準3 17.5 17.50403 0.00403
標樣 濃度mg/L 計算濃度mg/L 誤差
空白 0 -0.00001 -0.00001
標準1 2.5 2.49955 -0.00045
標準2 5 5.00070 0.00070
標準3 10 9.99976 -0.00024
標樣 濃度mg/L 計算濃度mg/L 誤差
空白 0 -0.00028 -0.00028
標準1 1.5 1.50063 0.00063
標準2 2.5 2.49972 -0.00028
標準3 3.5 3.49993 -0.00007
準確度及穩(wěn)定性
標樣GBW（E）010188a測試結(jié)果
元素 Plasma2000測定值/% RSD（n=11）/% 認定值/% 標樣不確定度/%
Si 2.8868 0.82 2.87 0.04
Mn 0.1310 1.25 0.134 0.008
P 0.0375 1.62 0.039 0.002
∑Re Ce 0.0160 1.06 0.023 0.004
La 0.0051 1.27
Mg 0.0524 1.32 0.051 0.002
實際樣品測試
樣品編號 1# 2#
元素 Plasma2000/% 參考結(jié)果*/% Plasma2000/% 參考結(jié)果*/%
Si 2.35 2.32 2.37 2.42
Mn 0.085 0.086 0.077 0.079
P 0.017 0.018 0.017 0.018
Ce <0.005 <0.005 <0.005 <0.005
La 0.0048 0.0046 0.0031 0.0029
Mg 0.043 0.042 0.045 0.044
*參考結(jié)果為其他實驗室測定值
方法檢出限
在選定工作條件下對標準溶液系列的空白溶液連續(xù)測定11次，以3倍標準偏差計算方法中各待測元素檢出限，以10倍標準偏差計算方法中各待測元素的測定下限。
各元素的譜線和方法檢出限
元素 譜線/nm 方法檢出限/% 測定下限/%
Si 251.612 0.00165 0.00550
Mn 257.610 0.00001 0.00003
P 213.618 0.00126 0.00421
Ce 446.021 0.00141 0.00470
La 398.852 0.00015 0.00051
Mg 279.553 0.00003 0.00010
結(jié)論
參考標準GBT 24520-2009，利用Plasma 2000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對球磨鑄鐵中Si、Mn、P、La、Ce、Mg元素進行測定，方法檢出限在0.00001%~0.00165%之間，檢測結(jié)果與標樣認定值一致。該方法應用范圍廣泛，對火花光譜無法檢測的非白口化樣品也能分析檢測。 Plasma 2000能夠快速、準確、可靠的測定球墨鑄鐵中的Si、Mn、P、La、Ce、Mg元素。
儀器優(yōu)點
1. 優(yōu)異的光學系統(tǒng)
2. 固態(tài)高效射頻發(fā)生器，體積更加小巧
3. 流程自動化，狀態(tài)監(jiān)控及自動保護
4. 科研級檢測器，極高的紫外量子化效率
5. 強大分析譜線
6. 信息直觀豐富
7. 多窗口多方法
8. 編輯功能強大
9. 智能譜圖標定
10.智能干擾矯正