電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定鉑金材料中雜質(zhì)元素

馮先進(jìn) 馮 旭 楊桂香 黃濤宏

(1 北京礦冶研究總院，北京 102628；2 島津企業(yè)管理(中國(guó))有限公司 北京分析中心,北京 100020；3 金屬礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與分析檢測(cè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102628)

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測(cè)定鉑金材料中雜質(zhì)元素

馮先進(jìn)1，3馮 旭2楊桂香2黃濤宏2

(1 北京礦冶研究總院，北京 102628；2 島津企業(yè)管理(中國(guó))有限公司 北京分析中心,北京 100020；3 金屬礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與分析檢測(cè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102628)

建立了微波消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法同時(shí)測(cè)定鉑飾品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中金、銅、銥、鈷、鈀、銠、釕7種雜質(zhì)元素含量的方法。方法中7種元素的檢出限為：鈀與釕<0.000 1%，其它元素<0.000 62%。經(jīng)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值比對(duì)，結(jié)果滿意。稀釋系數(shù)95.5%～104.7%。方法測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)樣品認(rèn)定值一致，可滿足鉑金材料中雜質(zhì)元素檢測(cè)。

鉑金材料；ICP-AES；雜質(zhì)元素

0 前言

貴金屬首飾按其主要組成分類，大致可分為黃金首飾、鉑金首飾、鈀金首飾以及銀首飾等幾種。在各類首飾成分中，除主要貴金屬元素外，尚有一種或多種其它元素。一般而言，為了保證首飾的硬度、光澤度及美觀程度等，首飾的組成原料不是單一的純金屬，而是以某貴金屬為主要材料的合金體，即黃金首飾、鉑金首飾、鈀金首飾、銀首飾是以金、鉑、鈀、銀為主要原料的合金[1-4]。鉑鈀同族稀有貴金屬隨著其用途的擴(kuò)展、用量的增大，當(dāng)前已屬國(guó)際非常矚目的金屬，被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)的維他命”。常用的貴金屬元素的測(cè)定多采用滴定法、重量法、光度法測(cè)定鉑、銥、釕、銠等[5]。這些化學(xué)分析方法雖然可靠，但適用于化學(xué)成分較為簡(jiǎn)單、明確的合金樣品分析，而且使用的化學(xué)試劑較多，不能同時(shí)測(cè)定多種元素[6]。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法具有測(cè)定靈敏度高，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為貴金屬中雜質(zhì)分析的一種趨勢(shì)[7]。此次實(shí)驗(yàn)通過(guò)優(yōu)化儀器參數(shù)、選擇測(cè)定譜線、單標(biāo)混標(biāo)結(jié)合，建立了測(cè)定鉑金材料中雜質(zhì)元素的ICP分析方法，結(jié)果令人滿意。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ICPE-9820全譜型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(島津儀器公司)，Milestone ETHOS ONE微波消解儀(北京萊伯泰科儀器股份有限公司)。

實(shí)驗(yàn)用水為新制備的去離子水，電阻率大于18.2 MΩ·cm；鹽酸、硝酸均為優(yōu)級(jí)純，金、銅、銥、鈷、鈀、銠、釕單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液濃度為1 000 μg/mL(鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司)。

1.2 儀器工作參數(shù)

1.2.1 ICP-AES工作參數(shù)

利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀的優(yōu)化程序，考察了射頻發(fā)生器功率、霧化氣流量、輔助氣流量、冷卻氣流量、觀察高度、試液流速等對(duì)被測(cè)元素譜線發(fā)射強(qiáng)度的影響，選擇了折衷的儀器測(cè)量參數(shù)：射頻發(fā)生器功率1.2 kW，載氣流量為0.7 L/min，輔助氣流量為0.6 L/min，冷卻氣流量為10.0 L/min，炬管：迷你炬管(島津)。

1.2.2 微波消解儀工作參數(shù)

微波消解儀最佳工作參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedures

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的前處理方法

稱取0.10 g(精確至0.000 1 g)試樣于聚四氟乙烯內(nèi)罐中，加入10 mL王水(HNO3∶HCl=1∶3)溶液(50%)，密封置于微波消解儀中，190 ℃下保持20 min。冷卻后，用純水轉(zhuǎn)移樣液于100 mL容量瓶中，加入Sb(10 mg/L)和Y(1 mg/L)作為內(nèi)標(biāo)，用純水定容，搖勻，待測(cè)。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

按照表2，配制各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液。為了使各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液中物理干擾達(dá)到一致，令STD1-STD4各標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素含量總和接近于10%。加入Sb(10 mg/L)和Y(1 mg/L)作為內(nèi)標(biāo)，并用王水(5%)定容，搖勻，待測(cè)。

表2 各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度

Table 2 Concentrations of the calibration curve/%

元素Elements標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度StandardcurveconcentrationBlankSTD1STD2STD3STD4Au00512Co005125Cu00525Ir0051Pd05205Rh0241Ru0421

將儀器調(diào)節(jié)至最佳工作狀態(tài)，按由低到高的順序測(cè)定待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的光譜強(qiáng)度。待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的光譜強(qiáng)度減去“零”濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液中的光譜強(qiáng)度為凈光譜強(qiáng)度。以凈光譜強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以元素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制各待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.3 測(cè)定

在儀器的最佳工作條件下，對(duì)選定3個(gè)鉑金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品溶液進(jìn)行測(cè)定。從溶液各待測(cè)元素的光譜強(qiáng)度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出試料溶液中各待測(cè)元素的濃度。同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 待測(cè)元素譜線選擇與干擾消除

根據(jù)試樣中待測(cè)元素含量、基體干憂情況，以及實(shí)際樣品的測(cè)定情況，確定各元素?zé)o明顯光譜干擾的分析線為：Au 267.595 nm，Cu 224.700 nm，Ir 212.681 nm，Co 237.862 nm，Pd 340.458 nm，Rh 249.078 nm。

2.2 檢出限、測(cè)定下限實(shí)驗(yàn)

以11次空白實(shí)驗(yàn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算本方法檢出限(MDL)，以3.3倍檢出限作為測(cè)定下限，各元素的檢出限和測(cè)定下限見(jiàn)表3。

表3 檢出限和測(cè)量下限Table 3 Limits of detection and lower limit of detection /%

2.3 精密度實(shí)驗(yàn)

選取三個(gè)鉑金飾品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用該方法對(duì)其中的金、銅、銥、鈷、鈀、銠、釕等7種元素進(jìn)行測(cè)定，其中每個(gè)樣品分別進(jìn)行6次獨(dú)立測(cè)定，測(cè)定結(jié)果及重復(fù)性結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Precision tests of the method /%

2.4 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

選取三個(gè)鉑金飾品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用該方法對(duì)其中的金、銅、銥、鈷、鈀、銠、釕7種元素進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的比較見(jiàn)表5。

表5 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析結(jié)果Table 5 Analytical result of elements in standard reference materials /%

2.5 稀釋系數(shù)實(shí)驗(yàn)

為考察本方法中樣品基體干擾情況以及方法可靠性，對(duì)樣品進(jìn)行稀釋系數(shù)實(shí)驗(yàn)。稀釋系數(shù)實(shí)驗(yàn)是美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)標(biāo)準(zhǔn)方法中推薦的判別樣品物理干擾及化學(xué)干擾水平的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)樣品稀釋5～10倍后測(cè)定結(jié)果與原樣品測(cè)定結(jié)果的對(duì)比，可計(jì)算得到稀釋系數(shù)(如公式(1))。如元素稀釋系數(shù)接近100%，可判別樣品基體中無(wú)明顯物理干擾與化學(xué)干擾。

(1)

原樣品測(cè)定結(jié)果：A；樣品稀釋后測(cè)定結(jié)果：B；稀釋因子：C(此樣品為10)。

本實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)稀釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定了各元素最佳內(nèi)標(biāo)元素及波長(zhǎng)，并且各元素稀釋系數(shù)均在95%～105%。結(jié)果如表6。

表6 稀釋實(shí)驗(yàn)系數(shù)結(jié)果Table 6 Dilution test results /%

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)儀器測(cè)定條件、基體干擾、檢出限、準(zhǔn)確度和精密度實(shí)驗(yàn)確定了方法的最佳實(shí)驗(yàn)條件，建立了ICP-AES法測(cè)定鉑金材料中金、銅、銥、鈷、鈀、銠、釕含量的方法。此方法中，7種元素的檢出限為：鈀與釕<0.0001%，其它元素<0.00062%。經(jīng)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值比對(duì)，結(jié)果滿意。稀釋系數(shù)95.5%～104.7%。方法測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)樣品認(rèn)定值一致，此方法可同時(shí)滿足鉑金材料中雜質(zhì)元素檢測(cè)。

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Determination of Impurity Elements in PlatinumMaterials by ICP-AES

FENG Xianjin1，3, FENG Xu2, YANG Guixiang2, HUANG Taohong2

(1.BeijingGeneralResearchInstituteofMining&Metallurgy,Beijing102628,China;2.SHIMADZU(CHINA)CO.,LTD.Beijing, 100020,China；3.BeijingKeyLaboratoryforEvaluationandTestingofMetallicMineralResources,Beijing102628,China)

A method for simultaneous determination of impurity elements (Au, Cu, Ir, Co, Pd, Rh and Ru) in platinum materials was established by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). The sample was pretreated by microwave digestion system. Optimal experimental conditions, including analytical spectral lines, back-ground interference and instrument parameters were investigated. The method detection limits for Pd and Rh were both less than 0.0001%，and for other elements were all less than 0.0062%. The dilution coefficients (10 times dilution) were between 95.5% and 104.7%. The detection results were consistent with the certified values. The method is suitable for the determination of impurity elements in platinum materials.

platinum materials; ICP-AES; impurity elements

2015-12-07

2016-02-22

北京市科技創(chuàng)新基地培育與發(fā)展專項(xiàng)(Z151100001615044)資助

馮先進(jìn)，男，研究員，主要從事原子光譜技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)在線的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)研究。E-mail: fxj0018@126.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.02.010

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)02-0035-04