车用陶瓷催化转化器中铂、钯、铑检测方案(ICP-MS)

SSL-CA20-020Excellence in Science Excellence in ScienceICPMS-132 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD.- Analytical Applications CenterTel：86(21)34193996Email： sshzyan@shimadzu.com.cnhttp：//www.shimadzu.com.cn ICPMS-2030测定车用陶瓷催化转化器中贵金属铂、、钯和铑含量 ICPMS-132 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质谱仪 ICPMS-2030 测定了车用陶瓷催化转化器中贵金属铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)元素含量。分析结果表明，该方法检出限为 0.05 ug/g~0.15 ug/g， 加标回收率为99.3%~109%，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-MS电感耦合等离子体质谱法 车用陶瓷催化转化器 贵金属 铂 钯把铑 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碳(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/T18881-2017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。 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) 作为多元素分析方法，应用范围广，分析速度快，灵敏度高，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质谱仪 (ICPMS-2030)分析车用陶瓷催化转化器中贵金属铂、钯和铑含量。 1.1仪器设备 微波消解仪，电热板，粉碎机，岛津ICPMS-2030电感耦合等离子体质谱仪。 1.2仪器条件 表1 ICP-MS 分析条件 参数 参数设定 参数 参数设定 高频功率 1.20 kW 等离子体气流速 9.0 L/min 辅助气流速 1.10 L/min 载气流速 0.70 L/min 炬管类型 Mini 管 雾化器 同心雾化器 雾化室 旋流雾室 雾化室温度 5°C 采样深度 5.0 mm 高频频率 27.12 MHz 碰撞气体 He 碰撞气流速 6 mL/min 池电压 -21V 能量过滤器电压 7.0V 样品前处理 准确称取1.000g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、4mL HNO3、6mLHF，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2mL HCIO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5mL HCI 和 HNO3提取试样，冷却后转移、定容至50g，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1% HNO3水溶液将 Pd (1000 mg/L)、Pt (1000 mg/L)、Rh (1000 mg/L) 稀释配制成混合标准序列，浓度见表3，元素标准曲线线性见图1~图3。 表3元素标准序列浓度 元素 标准序列(ug/L) STD1 STD2 STD3 STD4 STD5 STD6 Pd 0 10 20 50 100 200 Pt 0 10 20 50 100 200 Rh 0 10 20 50 100 200 r= 0.99986 r= 0.99976 图1钯Pd标准曲线 图3铑Rh标准曲线 图2铂Pt标准曲线 以方法空白溶液连续测定7次，计算方法检出限，以称样量1.0g定容到50g、稀释50倍测试计算，得到该方法的检出限(MDL)，各元素检出限为 0.05 ug/g~0.13 ug/g， 详细结果见表 4. 表4 元素方法检出限 元素 质量数 内标 MDL(ug/g) Pd 108 1151n 0.15 Pt 195 209Bi 0.05 Rh 103 115In 0.13 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样品和加标样均稀释50倍后进样测定，测定结果见表5，测试重复性良好，加标回收率为 99.3~109%。 表5车载催化剂贵金属测试结果 元素 质量数 内标 测试值 (ug/L) 结果 (ug/g) RSD (%，n=3) 加标量 (mg/L) 加标结果 (mg/L) 回收率 (%) Pd 108 1151n 23.0 57.5 0.76 2.0 2.08 104 Pt 195 209Bi 78.5 196 1.83 2.0 1.99 99.3 Rh 103 1151n N.D. 一 一 2.0 2.19 109 结论 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》，使用岛津ICPMS-2030型电感耦合等离子体质谱仪测定了车载催化转化器中钯、铂和铑元素含量。该方法抗灵敏度高，多元素分析速度快，，可用于车载催化剂中贵金属含量分析测定。岛津ICPMS-2030 通过采用微型炬管、Eco 模式和工业氩气，可大幅度减少实验室的运行成本。全汉语LabSolutions ICPMS 智能化软件，操作简单，具备方法开发助手和结果诊断功能，缩短方法建立和数据处理时间。 岛津应用云 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质谱仪ICPMS-2030测定了车用陶瓷催化转化器中贵金属铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）元素含量。样品用盐酸、氢氟酸、硝酸和高氯酸混合酸溶解，内法进行测试。分析结果表明，该方法检出限为0.05 μg/g~0.15 μg/g，加标回收回收率为99.3%~109%，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。岛津ICPMS-2030通过采用微型炬管、Eco模式和工业氩气，可大幅度减少实验室的运行成本。全汉语LabSolutions ICPMS智能化软件，操作简单，具备方法开发助手和结果诊断功能，缩短方法建立和数据处理时间。