用X射線熒光光譜法測(cè)定催化劑中鉑鈀含量

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(中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津 300131)

貴金屬鈀、鉑是加氫、脫氧、尾氣凈化等催化劑中的重要活性組分，它的含量直接影響催化劑的使用性能，由于鈀、鉑價(jià)格昂貴，準(zhǔn)確測(cè)量成品催化劑中的鈀、鉑含量是降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)鈀、鉑損失的重要控制手段。常用的分析方法有化學(xué)分析法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP)法，兩者均需要將樣品破壞，消解成溶液后才能分析。由于需要將樣品徹底消解，制樣過程不避免存在鈀、鉑的損失，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)分析過程十分煩瑣復(fù)雜。筆者采用X射線熒光光譜法(XRF)測(cè)定催化劑中鉑鈀含量。該法優(yōu)點(diǎn)：1)熒光測(cè)量是一種物理過程，試樣不產(chǎn)生化學(xué)變化，因此它是一種無損檢測(cè)；2)分析試樣的制備比較方便，對(duì)于粉末樣品可以采取直接壓片的方式，無需消解；3)分析速度快，測(cè)量范圍廣，自動(dòng)化程度高[1]。綜合以上優(yōu)點(diǎn)，筆者模擬樣品組分含量自制了一系列標(biāo)樣，繪制了標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過經(jīng)驗(yàn)系數(shù)方程矯正，有效地消除了基體效應(yīng)。通過對(duì)測(cè)試結(jié)果的考察，證明此方法的重現(xiàn)性和可靠性均很好。

1 實(shí)驗(yàn)原料、試劑及儀器

原料、試劑：硅鋁載體為中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院研制；硝酸鈀[Pd(NO3)2]，分析純，w(鈀)>39.5%，天津市贏達(dá)稀貴化學(xué)試劑廠；氯鉑酸(H2PtCl6·6H2O)，分析純，w(鉑)=38%，天津市遠(yuǎn)新金屬材料有限公司；無水乙醇，分析純，天津化學(xué)試劑三廠。

儀器：日本理學(xué)ZSX PrimusⅡ型X射線熒光光譜儀，端窗型銠靶X射線管，3 kW；BP-1型壓樣機(jī)，丹東北方科學(xué)儀器有限公司。

2 標(biāo)準(zhǔn)樣品的配制

硝酸鈀和氯鉑酸用去離子水溶解，分別配制鈀標(biāo)準(zhǔn)溶液[w(Pd)=2.1%]和鉑標(biāo)準(zhǔn)溶液[w(Pt)=1.2%]各100 mL。取50 g硅鋁載體，在500 ℃馬弗爐中高溫焙燒2 h。稱取約4.9 g硅鋁載體10份，量取不同體積的Pd、Pt標(biāo)準(zhǔn)溶液加入10份載體中，不斷攪拌，然后放入紅外烤箱中烘干。冷卻后，加入2.5 mL無水乙醇，研勻，然后放入500 ℃馬弗爐中高溫焙燒2 h。共得到10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品[2]。標(biāo)準(zhǔn)樣品含Pt和Pd質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。

表1 各標(biāo)樣含Pt和Pd質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3 測(cè)定步驟

3.1 標(biāo)樣的測(cè)定

每個(gè)標(biāo)樣分別稱取4.3 g，放到直徑為3 cm的鋁質(zhì)樣品盒里，用20 MPa的壓力壓片，時(shí)間為0.5 min。將制好的標(biāo)樣樣片放到儀器里進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量條件見表2。用元素的標(biāo)準(zhǔn)值與熒光強(qiáng)度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

表2 測(cè)量條件

3.2 樣品的測(cè)定

將樣品研細(xì)、烘干，然后進(jìn)行測(cè)定，利用繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線得到樣品的測(cè)定結(jié)果。以單質(zhì)鈀、鉑計(jì)。

4 結(jié)果與討論

4.1 基體效應(yīng)

圖1 Pd元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 Pt元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

4.2 樣品厚度

稱取不同質(zhì)量的樣品，放到直徑為3 cm的鋁質(zhì)樣品盒里，用20 MPa的壓力壓片，時(shí)間為0.5 min。樣品厚度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響見表3，結(jié)果表明樣品厚度對(duì)測(cè)定結(jié)果無影響。

表3 樣品厚度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

4.3 方法對(duì)比

將XRF法與傳統(tǒng)的ICP基體匹配法及分光光度法進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表4。由表4可以看出，這3種測(cè)試結(jié)果基本一致，證明了此方法的可靠性。

表4 XRF法與ICP法和分光光度法測(cè)試結(jié)果對(duì)比

4.4 方法的重復(fù)性

將同一樣品重復(fù)測(cè)定10次，結(jié)果見表5。表5結(jié)果表明，方法的重復(fù)性很好。

表5 方法的重復(fù)性測(cè)試結(jié)果

5 結(jié)論

采用X射線熒光光譜法，利用人工合成的標(biāo)樣繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過經(jīng)驗(yàn)系數(shù)方程對(duì)基體進(jìn)行矯正，得到了較好的標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過與其他方法對(duì)比實(shí)驗(yàn)及對(duì)結(jié)果的考查，證明了該方法的重現(xiàn)性和可靠性很好。

[1] 梁鈺.X射線熒光光譜分析基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)出版社,2007:22-23.

[2] 高萍,顧若晶.X射線熒光光譜法測(cè)定加氫催化劑中的鉬和鈷[M].理化檢驗(yàn):化學(xué)分冊(cè),2004,40(2):86-88.