车用陶瓷催化转化器中铂、钯、铑检测方案(ICP-AES)

SSL-CA20-019Excellence in Science Excellence in ScienceICP-144 岛津应用云岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD. -Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cn Tel：86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn ICPE-9820 测定车用陶瓷催化转化器中贵金属铂、钊钯和铑含量 ICP-144 摘要：参考环境标准《HJ 509-2009 车用陶瓷催化转化器中铂、钯、铑的测定电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法》，使用盐酸、氢氟酸、硝酸和高氯酸混合酸溶解，利用岛津电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP-OES) ICPE-9820 测定了车用陶瓷催化转化器中贵金属铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)含量。分析结果表明，该方法检出限为 0.25 ug/g~2.30 ug/g，加标回收率为92.0%~107%，该方法可适用于车用陶瓷催化转化器中贵金属铂、钯和铑元素含量的快速测定。 关键词： ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱法车用陶瓷催化转化器 贵金属 铂 钯 铑 车用催化转化器是安装在汽车排气系统中用于降低污染物排放的催化转化单元，主要作用是通过催化氧化还原反应降低汽车排放污染物一氧化化(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx) 的排放量。汽车尾气催化转化器主要有两部分组成，包括铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)等贵金属组成的三元催化剂和蜂窝状陶瓷、金属基质的催化剂载体，共同作用提高催化转化效率、保证尾气净化效果。 随着我国国民经济的快速发展，汽车保有量越来越大，汽车尾气污染也愈加严重，成为我国空气污染的主要来源之一。不同催化转化器技术的先进性主要体现在助活性组分和活性组分(Pt、Pd、Rh)白的选配 实验部分 结合上实现催化性能和尽量减少贵金属使用降低制造成本的目标。 《GB/T 18881-2017轻型汽油车排气净化催化剂》规定催化单元贵金属总含量和含量比例在设计值的±10%偏差以内。因此，准确测定尾气催化转化器中贵金属的含量对于监控尾气排放标准、大气污染至关重要。 电感耦合等离子体发射光谱法 (ICP-OES) 作为一种成熟的多元素分析方法，应用范围广，分析速度快，线性范围宽，能实现不同含量的多指标元素同时分析。本文采用盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸分解样品，使用岛津电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICPE-9820)分析车用陶瓷催化转化器中贵金属铂、钯和铑含量。 1.1仪器 粉碎机，微波消解仪，电热板，岛津ICPE-9820电感耦合等离子体发射光谱仪。 1.2仪器条件 表1 |(ICP-OES 分析条件 仪器参数 设定值 仪器参数 设定值 高频功率 1.20kW 等离子体气流速 14.0 L/min 辅助气流速 1.20 L/min 载气流速 0.70 L/min 炬管类型 标准炬管 雾化器类型 同轴 雾化室 旋流 高频频率 27.12 MHz 样品前处理 准确称取1.000 g经粉碎的样品于聚四氟微波消解管中，用少量水润湿，加入6mL HCI、4 mL HNO6mL HF， 盖上盖子，置于微波消解仪中消解，升温程序见表2。微波消解结束后将消解管放置于石墨电热板上170℃赶酸至粘稠，加入王水10 mL 和2 mL HCIO4盖上盖子，加热直至溶液清亮，加入2mL HF 打开盖子蒸发至白烟冒尽。加入5 mL HCI和 HNO3提取试样，冷却后转移、定容至50 g， 静置，过0.45 um 滤膜待测，同时做空白和加标回收试验。 表2微波消解升温程序 步骤 控制温度 (℃) 升温时间(min) 恒温时间 (min) 1 220 20 30 结果与讨论 3.1标准曲线和检出限 以5% HCl和HNO混合溶液将 Pd (1000 mg/L)、Pt (1000 mg/L)、Rh (1000mg/L)稀释配制成混合标准溶液序列，浓度见表3，元素标准曲线线性和谱峰轮廓图见图1~图3。 表3元素标准序列浓度 元素 标准序列(mg/L) STD1 STD2 STD3 STD4 STD5 STD6 STD7 Pd 0 0.5 1.0 2.0 5.0 10.0 20.0 Pt 0 0.5 1.0 2.0 5.0 10.0 20.0 Rh 0 0.5 1.0 2.0 5.0 10.0 20.0 系数： a=0.0000000 c=8.469601e-004 书重：：1 b=0.0000000 d=-0.0178228 零截距：无 图1 钯(Pd)标准曲线 计算公式： Conc.=a*1^3+b*1^2+c*l+d 系数： a=0.0000000 c=0.0183661 ：1/b=0.0000000 d=0.0073593 零截距：无 图2 铂(Pt)标准曲线 图3 铑(Rh)标准曲线 Pd 324.270 Best条件1 图4 钯(Pd)谱峰轮廓图 Pt 214.423 Best条件1 c 图5 铂((Pt)谱峰轮廓图 Rh 343.489 Best 图6 铑(Rh)谱峰轮廓图 以方法空白溶液连续测定7次，计算方法检出限，以称样1.0g定容到50g计算，得到该方法的检出限(MDL)， Pd、Pt和 Rh 各元素检出限为 0.25 ug/g~2.30 ug/g， 详细结果见表4。 表4 元素方法检出限 元素 波长 (nm) 观测方向 MDL(ug/g) 钯 (Pd) 324.270 轴向 0.30 铂(Pt) 214.423 轴向 2.30 铑(Rh) 343.489 轴向 0.25 3.2样品结果 取催化转化器样品平行三份，按照样品前处理程序处理后进样测定，测定结果见表5，重复性良好，样品各元素加标回收率为 92.0~107%。 表5 车载催化剂贵金属测试结果 元素 波长 测试值 结果 RSD 加标量 加标结果 回收率 (nm) (mg/L) (ug/g) (%，n=3) (mg/L) (mg/L) (%) Pd 324.270 1.15 57.5 0.71 2.0 3.15 100 Pt 214.423 3.88 194 0.56 2.0 5.72 92.0 Rh 343.489 N.D. 一 - 2.0 2.13 107 N.D.——未检出。 结论 参考标准《HJ 509-2009 车用陶瓷催化转化器中铂、钯、铑的测定电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法》，使用岛津 ICPE-9820 型电感耦合等离子体发射光谱仪测定了车用陶瓷催化转化器中钯、铂和铑元素含量。该方法抗基体能力强，精密度高， ICPE-9820 垂直设管设计，可有效减少样品残留和防止炬管积碳积盐，适用于车用催化剂中贵金属分析测定。 参考环境标准《HJ 509-2009 车用陶瓷催化转化器中铂、钯、铑的测定 电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法》，利用岛津电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）ICPE-9820测定了车用陶瓷催化转化器中贵金属铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）含量。样品经盐酸、氢氟酸、硝酸和高氯酸混合酸溶解，外标法进行测试。分析结果表明，该方法检出限为0.25 μg/g~2.30 μg/g，加标回收回收率为92.0%~107%，该方法可适用于车用陶瓷催化转化器中贵金属铂、钯和铑元素含量的快速测定。该方法抗基体能力强，精密度高，ICPE-9820垂直炬管设计，可有效减少样品残留和防止炬管积碳积盐，适用于车用催化剂中贵金属分析测定。ICPEsolution软件具有软件后添加功能，可以实现最有波长推荐，并进行数据诊断。