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(guān)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(shè)定值 儀器工作參數(shù) 設(shè)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(xué)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(xué)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(fù)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(fù)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(fù)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(yīng)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。

鋼研納克ICP光譜儀測定稀土汽車尾氣凈化催化劑中Ce、La、Pr、Y、Al、Zr的含量
摘要：研究國產(chǎn)單道掃描ICP光譜儀Plasma1000測定稀土汽車尾氣凈化催化劑中的主量元素Ce、La、Pr、Y、Al、 Zr的方法。選擇了合適的分析線，并采用基體匹配與背景扣除法進行干擾校正。采用所建立的方法對實際樣品中的6種元素進行了測定，RSD小于3%且測定結(jié)果與參考值一致。本法已用于稀土汽車尾氣凈化催化劑的快速檢測，并獲得了滿意的結(jié)果。
關(guān)鍵詞：ICP-AES; 稀土汽車尾氣凈化催化劑；鈰；鑭；鐠
汽車工業(yè)的發(fā)展為人類交通帶來便利, 但同時也帶來嚴重的大氣污染。汽車排放的尾氣中主要含有CO、HC、NOX,可導(dǎo)致溫室效應(yīng)、酸雨和城市光化學(xué)煙霧,影響生態(tài)環(huán)境,危害人體健康。為解決這一問題,安裝尾氣催化凈化器是各國普遍采用的機外凈化方法[1]。
從20世紀90年始, 鈰鋯固溶體在汽車尾氣凈化催化劑中的使用受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn), 在CeO2中摻雜Zr4 +、La3+和Y3+等可提高CeO2 的高溫熱穩(wěn)定性，降低CeO2的還原溫度。由于其價格低、熱穩(wěn)定性好、活性較高、使用壽命長等優(yōu)點，因此在汽車尾氣凈化領(lǐng)域備受青睞。鈰鋯固溶體的研究成為目前稀土催化材料研究的熱點[2]。
ICP-AES以其檢出限低、精密度好、動態(tài)范圍寬、分析速度快等優(yōu)點在稀土材料的分析領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用[3-6]。但是在稀土汽車尾氣凈化催化劑中的檢測還很少報道。本文研究了使用國產(chǎn)單道掃描ICP光譜儀測定稀土汽車尾氣凈化催化劑的主量元素，取得良好效果。
1 實驗部分
1.1 儀器及參數(shù)
Plasma1000單道掃描電感耦合等離子體光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)有限公司）：高純氬（純度≥99.999%），光柵為3600條/mm。功率1.15 Kw；冷卻氣流量18.0 L/min，輔助氣流量0.8 L/min，載氣流量0.2 L/min；蠕動泵泵速20 rpm；觀測高度距功率圈上方12 mm；同軸玻璃氣動霧化器，進口旋轉(zhuǎn)霧室，三層同軸石英炬管，中心管2.0 mm。
1.2 試劑
鹽酸，ρ≈1.18 g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠；硝酸,ρ≈1.42 g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠；硫酸ρ≈1.84g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠；Ce、La、Pr、Y、Al、Zr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；所用溶液用水均為二次去離子水。
1.3 樣品處理
1.3.1 稱取0.1 g試料，精確至0.0001 g。置于250 ml燒杯中，加10 ml王水、10 ml（1+1）硫酸，加熱至冒硫酸煙，冷卻至室溫后加10 ml王水加熱溶解鹽類，取下冷卻。
對于含量在30%以下的元素的測定，移入200 ml容量瓶中，補加10 ml（1+1）硫酸、10 ml王水，加水定容，混勻；
對于含量在30%以上的元素的測定，移入500ml容量瓶中，加水40 ml（1+1）硫酸，40 ml王水，加水定容，混勻。
1.3.2 標準系列溶液的配制
表1 各元素的濃度（g/ml）
標液 1 2 3 4
Ce 50.00 80.00 110.00 140.00
La 10.00 20.00 30.00 40.00
Pr 20.00 30.00 40.00 50.00
Y 5.00 10.00 25.00 40.00
Al 80.00 100.00 120.00 140.00
Zr 80.00 100.00 120.00 140.00
2 結(jié)果與討論
2.1分析譜線的選擇
由于稀土元素譜線復(fù)雜，因此在譜線選擇上要充分考慮其光譜干擾。采用對所選譜線進行輪廓掃描的方法，即用純試劑找到被測元素的峰位，在此峰位及其附近掃描實際樣品終確定合適的譜線并在其合適的位置扣除背景，從而消除或減少干擾。
表2 推薦的分析線
元素 分析線/nm
Ce 446.021
La 333.749
Pr 422.535
Y 324.228
Al 309.271
Zr 343.823
2.2 實際樣品測定結(jié)果
處理了3種牌號的實際樣品，在plasma1000上按照本文的方法測定了各元素的含量，結(jié)果如下：
表3 實際樣品測定結(jié)果
樣品 含量w/%
Ce Zr La Pr Y Al
1# 12.01 20.70 3.90 - 1.83 24.16
2# 48.62 21.57 2.54 5.38 - -
3# 23.97 42.20 4.22 - 3.77 -
注：“-”為含量小于該元素的檢出限。
2.3 方法精密度試驗
將3種牌號的樣品，在plasma1000上進行了精密度測試，各元素測定11次。試驗結(jié)果表明, 方法精密度RSD值小于3%。
表4 方法精密度實驗
元素 含量w% RSD/% 元素 含量w% RSD/%
Ce 12.01 1.50 Y 1.83 0.69
48.62 0.21 3.77 0.33
23.97 0.63 Al 24.16 1.38
La 3.90 0.65 Zr 20.70 0.79
2.54 0.84 21.57 0.44
4.22 0.75 42.20 0.73
Pr 5.38 0.59
3 結(jié)論
以上研究表明，應(yīng)用單道掃描型ICP-AES Plasma1000儀器測定稀土汽車尾氣凈化催化劑中的Ce、La、Pr、Y、Al、 Zr時準確度高、精密度好。該方法簡便、快速，完全滿足實際產(chǎn)品分析需求。

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(xué)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(fù)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(yīng)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。

國產(chǎn)ICP光譜儀 測定糖果和豆奶粉中的微量金屬元素
摘要:分別以干法灰化和濕法消解兩種不同的方法處理糖果和豆奶粉樣品，用北京納儀器有限公司產(chǎn)Plasma 1000 型
電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜( ICP － AES) 測定食品中的Ca、Mn、Zn、Ti、Pb、Cd 元素。并對兩種方法進行了加標回收實驗，回收率
在95． 8% ～ 102． 5%之間。
糖果和豆奶粉主要是有機物，但其中含有微量Ca、Mn、Zn 等對人體有益的金屬元素，為了改善糖果的性狀還偶爾會加入TiO2、乳酸鈣等食品添加劑［1］，國家食品檢測標準中對Pb、Cd 有害重金屬有嚴格，所以對食品中微量金屬元素的檢測十分有必要。食品中元素的分析方法繁多［2 － 6］，如: 石墨爐原子吸收法、氫化物原子熒光法等，一種方法往往只能檢測一種或者少數(shù)幾種元素，比較費時費力。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜( ICP－ AES) 是近年來受到廣泛使用的元素檢測儀器，可以對處理好的樣品進行多元素同時測定。本文以某品牌糖果和豆奶粉為例［7 － 9］，分別以干法灰化和濕法消解兩種不同方法處理樣品，用北京納儀器有限公司生產(chǎn)的Plasma 1000 型ICP － AES 測定其中的Ca、Mn、Zn、Ti、Pb、Cd 元素，為相關(guān)食品檢測提供了一種便利合理的方法，供生產(chǎn)單位和檢測部門參考借鑒。
電感耦合等離子體發(fā)射光譜法( ICP － AES) 分析樣品具有多種元素同時測定、檢出限低、線性范圍寬、干擾小等優(yōu)點，被越來越多的運用到食品檢測行業(yè)。測定食品類樣品前處理方法主要有濕法消解和干法灰化兩種。濕法消解具有步驟簡便、不易引入污染等優(yōu)點，但某些有機物在與高氯酸冒煙時極不穩(wěn)定，容易噴濺、著火、甚至爆炸，具有一定危險性，此時易用干法灰化。干法灰化的優(yōu)點是可以處理大量樣品，但測量一些易揮發(fā)的元素數(shù)值會偏低。而且有的樣品在灰化時幾乎全部揮發(fā)，所?；曳謽O少甚至沒有，此時易用濕法消解。還有少數(shù)樣品單用一種手段極難全部溶解，可能要綜合處理，先灰化再冒高氯酸煙消解，甚至使用微波消解或者堿融。
總之，根據(jù)不同樣品具體采用不同的前處理方法，用ICP －AES 測定食品中的微量金屬元素，該方法簡單快速，Ca、Mn、Zn、Ti、Pb、Cd 元素回收率在95． 8% ～ 102． 5% 之間，結(jié)果準確可靠，為食品生產(chǎn)廠商和相關(guān)檢測部門提供了一種便宜實用的檢測途徑。