摘要本文介紹了一種使用 ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 準確測定汽車陶瓷催化劑中鉑、鈀、銠元素含量的方法。該方法具有出色的靈敏度、準確度和穩(wěn)定性，能夠滿足日常分析要求。

前言鉑、鈀、銠等貴金屬通常是作為陶瓷催化劑中的活性成分，對一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物等起到催化還原作用。準確測定催化劑中的貴金屬含量對于上游催化劑生產(chǎn)企業(yè)、下游汽車生產(chǎn)廠商以及監(jiān)管部門而言都具有重要意義。根據(jù) HJ 509-2009[1]關于貴金屬的檢測含量的質(zhì)量控制要求，準確度分析誤差必須< 10% 且平行樣相對偏差必須 < 2%。這些要求給分析實驗室?guī)砹颂魬?zhàn)，要求分析人員嚴格控制樣品前處理和 ICP-MS 測定誤差。在催化劑樣品前處理中，通常采用濕法消解和（超級）微波消解[2]，且可以進行批量前處理。常用的分析方法包括 ICP-OES法、ICP-MS 法和 X-熒光光譜法等。但隨著生產(chǎn)工藝的不斷精進與成本控制水平的提升，陶瓷催化劑中貴金屬的添加量日趨減少，直接導致 ICP-OES（電感耦合等離子體發(fā)射光譜）等傳統(tǒng)分析方法由于檢出限的限制而面臨適用性挑戰(zhàn)。相比之下，ICP-MS憑借其超低檢出限與高效檢測能力，正逐漸成為貴金屬定量分析的技術(shù)。本文提供了一種采用 ICP-MS 準確、穩(wěn)定地測定催化劑中鉑、鈀、銠元素的定量分析方法。該方法性能出色，可滿足陶瓷催化劑中鉑、鈀、銠元素的分析要求。

實驗部分試劑和樣品鹽酸和硝酸均為電子級，購于安譜公司；所用實驗用水為 MilliporeMilli-Q 超純水系統(tǒng)現(xiàn)制備的高純?nèi)ルx子水；1000 µg/mL 多元素混合標準溶液由安捷倫科技公司提供，包括：Pt 元素單標溶液（部件號 5190-8501），Pd 元素單標溶液（部件號 5190-8497），Rh 元素單標溶液（部件號 5190-8509）；樣品為市售產(chǎn)品。儀器和設備采用 Agilent 7850 ICP-MS 系統(tǒng)（部件號 G8422AA），配備如下安捷倫模塊：ORS4 八極桿碰撞反應池、標準進樣系統(tǒng)（包含MicroMist 玻璃霧化器、帶制冷控溫的玻璃霧化室、2.5 mm 一體化炬管中心管）、鎳采樣錐和截取錐。由于不同催化劑中的摻雜元素存在差異，待測元素鉑、鈀、銠會受到特定的干擾（見表 1），因此推薦采用氦氣碰撞模式進行測定。7850 ICP-MS 配備的 ORS4 八極桿碰撞反應池具有良好的氦氣碰撞模式干擾消除效果，可有效消除聚合離子的干擾，同時保持高靈敏度。本實驗中，待測元素與所選質(zhì)量數(shù)分別為 Pt 195、Pd 105、Rh 103，內(nèi)標元素為 In 115 和 Re 185。表 1 列出了鉑、鈀、銠元素的常見質(zhì)量干擾離子；表 2 為本實驗所用的 ICP-MS 操作條件。

標準品制備分別移取 0.0、0.2、0.4、0.6、0.8 和 1.0 mL 的 10 µg/mL 鉑、鈀、銠元素儲備標準溶液于 100 mL 容量瓶中；然后分別加入1 mL 1000 µg/mL Na 單標溶液（用 NaCl 固體配制得到），以及0.5 mL 10 µg/mL 的 In 和 Re 混合內(nèi)標溶液；再用 1% HCl 溶液定容至 100 mL，所得系列校準標樣的濃度分別為 0、20、40、60、80 和 100 µg/L，且內(nèi)標濃度為 50 µg/L。 

樣品前處理準確稱取約 0.3 g 樣品（精確至 0.0001 g）置于聚四氟乙烯微波消解罐中，加入 6 mL 濃 HCl、4 mL 濃 HNO3 和 6 mL 濃 HF，蓋上并擰緊消解罐蓋子，置于微波消解儀中消解。在消解時同步制備樣品空白。將消解升溫程序設定為：在 10 min 內(nèi)升溫至 210 °C，保持30 min，然后冷卻 30 min。待消解后，取出消解罐，置于帶孔石墨趕酸儀中；在 170 °C 下趕酸到直至剩余約 0.5 mL；取下消解管并冷卻；然后向其中加入 10 mL HCl 溶液，加熱至微沸狀態(tài)后，再取下冷卻，并用高純?nèi)ルx子水定容至 100 mL。樣品溶液上機前，根據(jù)樣品待測元素含量高低，取大約 10 mL 樣品溶液，分別向其中加入 1 mL 的 1000 µg/mL Na 單標溶液（用基準NaCl 固體配制而成）、0.5 mL 10 µg/mL 的 In 和 Re 混合內(nèi)標溶液，再用 1% HCl 溶液定容至 100 mL，待上機檢測。

結(jié)果與討論校準曲線與檢出限圖 1 顯示了鉑、鈀和銠元素的校準曲線。從圖中可以看到，三種元素的線性相關系數(shù)均 ≥ 0.9999；且方法檢出限換算為固體含量后，分別為：Pt 0.0037 mg/kg、Pd 0.0048 mg/kg 和 Rh 0.0013 mg/kg，表明該方法具有出色的信噪比，能夠滿足 HJ 509-2009 標準中 Pt、Pd 和 Rh 元素檢出限 0.005 mg/kg，定量下限 0.02 mg/kg 的要求。

樣品分析與加標回收實驗按照上述方法對四個實際催化劑樣品進行分析，結(jié)果列于表 3 中。從表中可以看出，各樣品中鉑、鈀和銠的含量存在差異，但整體趨勢為鉑 > 鈀 > 銠。另外，分別向各催化劑樣品中加入 50 µg/L標液進行加標回收實驗。結(jié)果同樣列于表 3 中。從表中可以看出，各樣品中鉑、鈀和銠的加標回收率均處于 97.63%–101.40%之間，表明該方法具有出色的準確度。

穩(wěn)定性測試由于 HJ 509-2009 對催化劑樣品中鉑、鈀和銠的測定方法有較高的要求[1]，因此本實驗考察了方法的長期穩(wěn)定性。其中將樣品 1 總共進樣分析 117 次，且每 10 次樣品后回測一次 QC 標準溶液（標準溶液 2）。圖 2 顯示了 3.5 h 穩(wěn)定性測試中內(nèi)標元素 Re 和 In 的回收率。結(jié)果表明，115In 內(nèi)標元素的回收率范圍為 95.9%–104.9%，185Re 內(nèi)標元素的回收率范圍為 99.2%–105.2%，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。同時，在 3.5 h 穩(wěn)定性測試中，樣品中三種目標元素實測含量的極差值均小于 0.20 µg/L；QC 標準溶液中三種目標元素的極差值均 < 0.9 µg/L，RSD 均小于 0.6%（Pt、Pd 和 Rh 的 RSD 分別為 0.54%、0.56% 和 0.36%）。

結(jié)論本文介紹了一種采用安捷倫高性能 7850 ICP-OES 準確測定催化劑中鉑、鈀、銠元素的定量分析方法。該方法結(jié)合安捷倫八極桿碰撞反應和三重去背景干擾技術(shù)，能夠有效消除多原子離子的質(zhì)量干擾，保持分析結(jié)果的穩(wěn)定性。方法性能考察結(jié)果表明，三種目標元素的檢出限滿足 HJ 509-2009 的要求；且樣品中目標元素的加標回收率在 97.63%–101.40% 之間，表明該方法具有出色的準確度。此外，在 3.5 h 穩(wěn)定性測試中，內(nèi)標元素 115In 和185Re 的回收率在 95.9%–105.2% 之間，表明該方法具有良好的穩(wěn)定性。因此，所開發(fā)的方法適用于準確測定催化劑中的鉑、鈀、銠元素含量，可助力催化劑行業(yè)實現(xiàn)準確高效的貴金屬元素定量分析。