鈀-鎳合金鍍液中鈀與鎳的光度測(cè)定新方法

苑 娟， 王 霞， 劉 洋， 孟方醒

（河南中醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，河南 鄭州450046）

0 前言

鈀-鎳合金鍍層具有良好的耐蝕性和耐磨性，是理想的代金鍍層，在電子工業(yè)中應(yīng)用廣泛［1］。鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在8%～15%范圍內(nèi)的鈀-鎳合金，是優(yōu)良的氫傳感器材料。它能克服純鈀傳感器在高濃度的氫環(huán)境中因發(fā)生氫鼓泡而失效的缺陷［2］，為21世紀(jì)新型氫能汽車(chē)的應(yīng)用提供了重要的安全保障。影響鈀-鎳合金性能的主要因素是合金成分，因此，鍍液中鈀、鎳成分的跟蹤檢測(cè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近幾年，利用分光光度法分析混合液成分的研究較為活躍［3-4］，而利用分光光度法同時(shí)測(cè)定鍍液中的鈀、鎳還未見(jiàn)報(bào)道。本文建立了一種簡(jiǎn)便、快速、靈敏、環(huán)保的檢測(cè)鍍液中鈀、鎳成分的新方法。鈀的檢測(cè)基于弱堿性體系，以Pd2＋-甲基紫-Br—三元配合物為基礎(chǔ)，采用分光光度法進(jìn)行檢測(cè)。該方法克服了傳統(tǒng)方法中使用有機(jī)溶劑萃取的弊端，而直接在水相中比色，綠色環(huán)保，且不受Ni2＋的干擾。鎳的檢測(cè)通常采用EDTA滴定法，其選擇性低。本文以穩(wěn)定配合物硫酸鎳為基礎(chǔ)，采用分光光度法進(jìn)行檢測(cè)，既便捷又準(zhǔn)確。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

7230G型分光光度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器公司），pHS-3B型pH計(jì)（上海雷磁儀器廠），PS-6型等離子體原子發(fā)射光譜儀（美國(guó)Baird公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

10mg／mL Pd2＋標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.75mol／L氨水溶液，0.1%溴化鉀溶液，2.5×10-3mol／L甲基紫溶液，2.0%聚乙烯醇溶液，20mg／mL鎳（以硫酸鎳形式存在）標(biāo)準(zhǔn)溶液。以上試劑均為分析純，采用去離子水配制溶液。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確移取一定量的鈀-鎳合金鍍液，加水稀釋1 000倍后平行移取2份，各1.0mL（鈀的質(zhì)量濃度不超過(guò)10mg／mL，鎳的質(zhì)量濃度不超過(guò)20 mg／mL），分別置于10mL容量瓶中。其中一份依次加入0.75mol／L氨水溶液0.15mL，0.1%溴化鉀溶液0.40mL，2.5×10-3mol／L甲基紫溶液0.70mL，2.0%聚乙烯醇溶液1.0mL，用水稀釋至刻度，定容搖勻。以水為參比，用1cm比色皿在鈀的測(cè)量波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度，然后按回歸方程或標(biāo)準(zhǔn)曲線確定鈀的質(zhì)量濃度ρ1。另一份加入（2＋1）硫酸溶液1mL，冷卻至室溫后用水定容至刻度。以水為參比，用1cm比色皿在鎳的測(cè)量波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度，然后按回歸方程或標(biāo)準(zhǔn)曲線確定鎳的質(zhì)量濃度ρ2。分別依據(jù)式（1），（2）計(jì)算合金鍍液中鈀和鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)量波長(zhǎng)的選擇

對(duì)鈀、鎳的配合物體系進(jìn)行了吸收光譜實(shí)驗(yàn)，以確定最佳的測(cè)量波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖1所示。曲線a顯示Pd2＋-甲基紫-Br-三元配合物的吸收峰位于580nm處，因此，鈀的測(cè)量波長(zhǎng)選擇在580nm處。曲線b顯示硫酸鎳配合物有兩個(gè)吸收峰，分別位于395nm和710nm處。由于395nm處的吸收峰的靈敏度較高，故選擇395nm為鎳的測(cè)量波長(zhǎng)。鈀、鎳的測(cè)量波長(zhǎng)相距較遠(yuǎn)，相互間的吸收干擾不明顯。

圖1 鈀和鎳的吸收光譜

2.2 實(shí)驗(yàn)條件

2.2.1 顯色劑體積

在測(cè)量波長(zhǎng)處，以吸光度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別對(duì)鈀、鎳配合物的顯色劑體積進(jìn)行了平行篩選實(shí)驗(yàn)。形成鈀配合物所用顯色劑的最佳體積分別為：0.75 mol／L氨水溶液0.15mL，0.1%溴化鉀溶液0.40 mL，2.5×10-3mol／L甲基紫溶液0.70mL，2.0%聚乙烯醇溶液1.0mL。在硫酸介質(zhì)中，鎳離子與硫酸根形成1∶1的配合物。圖2為硫酸的體積對(duì)吸光度的影響。由圖2可知：當(dāng)硫酸的體積小于1mL時(shí)，吸光度隨硫酸體積的增加而增加；當(dāng)硫酸的體積為1～4mL時(shí)，吸光度基本不變。故測(cè)量鎳時(shí)選擇硫酸的體積為1mL。

圖2 硫酸的體積對(duì)吸光度的影響

2.2.2 顯色溫度與時(shí)間

實(shí)驗(yàn)表明：兩種配合物在室溫下均可顯色。向鍍液中加入硫酸后，體系能迅速顯色完全，吸光度達(dá)到最大值，且形成的硫酸鎳配合物十分穩(wěn)定，24h不褪色。Pd2＋-甲基紫-Br-三元配合物的顯色速率相對(duì)較慢，30min后顯色完全。加入聚乙烯醇有助于增加配合物的穩(wěn)定性，24h不褪色。因此，實(shí)驗(yàn)選擇在室溫下顯色30min。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線及回歸方程

在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，按前述實(shí)驗(yàn)方法分別繪制鈀、鎳的標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖3所示。鈀的線性回歸方 程 為A＝0．457 1ρ1＋0．107 1（R＝0．998 6），線性范圍為1～8mg／mL。鎳的線性回歸方程為A＝0．002 5ρ2＋0．040 9（R＝0.998 4），線性范圍為0～20mg／mL。

圖3 鈀、鎳的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.4 干擾離子實(shí)驗(yàn)

在鈀的質(zhì)量濃度為1mg／mL時(shí)，進(jìn)行外來(lái)離子干擾性實(shí)驗(yàn)。在±5.0%的范圍內(nèi)，給定量的下列離子不干擾鈀的測(cè)定：Na＋，K＋，NH＋4（300mg）；Mg2＋，Al3＋，Ca2＋（200mg）；Ni2＋，Cu2＋，Co2＋，Zn2＋（100mg）。此外，常見(jiàn)的鹵離子、酸根等也無(wú)干擾。

2.5 試樣分析

準(zhǔn)確移取一定量的鈀-鎳合金鍍液，按前述實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)定鍍液中鈀和鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。平行測(cè)量6次，并與原子發(fā)射光譜法所得結(jié)果進(jìn)行對(duì)照。平行測(cè)量結(jié)果為：Pd 80.18%，Ni 19.82%。原子發(fā)射測(cè)量結(jié)果為：Pd 80.24%，Ni 19.76%。由此可見(jiàn)：該方法的精密度高，結(jié)果準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好。

3 結(jié)論

Pd2＋-甲基紫-Br-三元配合物、硫酸鎳配合物在室溫下顯色迅速，穩(wěn)定性好。本文建立的合金鍍液中鈀、鎳的光度測(cè)定新方法切實(shí)可行，準(zhǔn)確度高，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

［1］MARTIN J L，TOBEN M P.Palladium and palladium alloy electrodeposits in the electronics industry［J］.Metal Finishing，1990，88（1）：39-41.

［2］SCHARNAGL K，ERIKSSON M，KARTHIGEYAN A，etal.Hydrogen detection at high concentrations with stabilised palladium［J］.Sensors and Actuators B：Chemical，2011，78（1）：138-143.

［3］陳海春.分光光度法同時(shí)測(cè)定鍍液中鈷和鎳［J］.電鍍與精飾，2008，30（5）：36-38.

［4］賈云，劉火安，余協(xié)瑜.多波長(zhǎng)分光光度法同時(shí)測(cè)定鐵合金中錳和銅［J］.冶金分析，2005，25（6）：87-89.