作者简介: 潘丽娟,女,湖北省天门市人,高级工程师,主要从事贵金属催化剂的研究。
含铂催化剂具有优良的催化性能,在石油化工、精细化工、环保材料等领域应用广泛。催化剂活性、选择性和寿命等受铂含量的影响较大,准确测定催化剂中的铂含量尤为重要。近年来,随着检测技术进步及检测设备的更新,铂的检测方法随之发展变化。综述适用于不同类型铂催化剂及铂含量范围的测定方法,包括化学法和仪器法,并对铂检测技术的发展进行展望。
Platinum-based catalysts are used widely in the fields of petrochemical processing,environmental protection,fine chemical industry,and so on because of theirs good catalytic activity.The catalytic activity,selectivity and lifetime of platinum catalysts are affected directly by platinum content.As a result,accurate determination of the platinum content is especially important.In recent years,detection methods of platinum develops along with detection technology advancement and detection equipment updating.Methods including chemical method and instrumental method for the determination of platinum in platinum catalysts of different types and varied contents are reviewed in the present paper.The development of detecting technology for platinum is prospected.
含铂催化剂广泛应用于石油化工、精细化工、环保材料等领域, 尤其在催化重整、燃料电池、烷烃芳构化、汽车尾气净化、硅橡胶合成等反应中性能优异。催化剂中铂含量、铂分布等因素直接影响催化剂活性、选择性和寿命, 所以准确、快速测定铂催化剂中的铂含量特别重要。常用的铂含量的测定方法有化学法和仪器法两种。化学法包括氯铂酸铵重量法[1]、电流滴定法[2]等, 主要用于高含量铂的测定。低含量铂的检测主要采用原子吸收法[3]、电感耦合等离子发射光谱法[4]、X射线荧光光谱法[5]、高效液相色谱法[6]等。本文主要综述各种含铂催化剂中铂含量的检测方法, 各方法的相对偏差有所不同, 并对铂检测技术的发展进行展望。低含量催化剂中铂含量测定宜选用仪器法, 而高含量催化剂中铂含量测定优先选用化学法。
重量法是通过将催化剂中的铂造液、氯铂酸铵沉淀继而得到铂含量的一种分析方法。测定中不需要与标准试样进行比较, 准确度较高。对于常量组分测定, 一般相对误差为0.1%~0.2%。
标准[1]采用氯铂酸铵重量法测定H2PtCl6中的铂含量, 能够满足产品中铂的质量控制要求。王艳红等[7]将难溶氧化铂通过水合肼还原成海绵铂, 用王水溶解海绵铂, 采用氯化铵沉淀法测定铂, 建立了难溶氧化铂中铂含量的测定方法。将该方法应用于5个不同品位难溶氧化铂样品中铂的测定, 相对标准偏差(RSD, n=9)为0.10%~0.30%。
重量法操作冗长、样品量大、选择性差, 仅适用于纯物质中铂的测定, 不适用于微量组分分析。
光度法是测定催化剂中铂含量的最常用和最成熟的方法之一。
林洪等[10]合成了一种新型若丹宁显色剂2-羟基萘-1-亚甲基若丹宁 (HNR), 用于铂炭中铂的测定, 研究了 HNR 与Pt的显色反应, 在 HCl介质中, 体系的λ max=540 nm, 铂含量(0.05~2.0) μ g· mL-1 内符合朗伯-比尔定律, RSD=1.4%(n=5)。王敏等[11]应用分光光度法测定了Pt/SiO2-Al2O3催化剂中铂含量, 试样溶于氢氟酸、盐酸、磷酸及过氧化氢中, 在盐酸溶液中, 高价铂的氯化物络阴离子(PtC
分光光度法能准确分析催化剂中铂的含量, 但是需要经过大量的实验才能选择到合适的显色剂, 同时还要考虑pH值、时间、浓度等因素的影响, 操作繁琐, 测定周期长。
原子吸收法测定铂的含量具有灵敏度高、简捷等优点。
施意华等[3]采用盐酸-超声波-过氧化钠分解沉淀-盐酸酸化处理尾气净化金属载体催化剂试样, Pt、Pd、Rh经共沉淀富集分离, 王水溶解后, 用火焰原子吸收法测定, Pt的检出限为4.72 μ g· g-1, 相对标准偏差为3.0%(n=11)。付川[13]采用石墨炉原子吸收光谱法GFAAS测定了膜电极铂催化剂中铂的含量, 探讨了石墨炉升温程序及实验方法的最佳工作条件。结果表明, 回收率在97.3%~101.2%之间, 相对偏差小于2.67%。吕素芳等[14]采用微波法消解硅橡胶铂催化剂样品, 以CuSO4为释放剂抑制干扰, 火焰原子吸收法测定硅橡胶催化剂中铂含量, 相对标准偏差小于2%, 回收率为92.43%~109.05%。王瑞阁[15]采用王水-氢氟酸体系溶解铂/分子筛催化剂, 火焰原子吸收法侧定铂含量, 准确度和重复性均很好, 铂的测定线性范围为(0~5)× 10-6。
电感耦合等离子光谱法具有干扰少、能同时测定不同元素、快速等优点, 已发展成为一种新的分析技术, 广泛应用于贵金属的检测。
杨红晓等[16]采用干法灰化-王水溶解活性炭负载铂催化剂, ICP-AES法测定铂的含量。结果表明, Pt的相对标准偏差为2.31%~3.82%, 回收率为97%~102%。冯振华等[4]采用火试金预富集
ICP-MS技术成为现今痕量、超痕量贵金属分析领域最强有力的工具。与ICP-AES相比, ICP-MS的灵敏度对大多数元素来说都提高了1~2个数量级, 分析测定的精度得到很大的提高。
钟升辉等[20]采用王水溶解丙烷脱氢用催化剂Pt/Al2O3, 通过绘制校准曲线, 用标准溶液进行Al基体匹配消除基体效应, 以195Pt为测定同位素, 建立ICP-MS测定Pt含量的方法。该方法的线性范围为(0.001~2.00) μ g· mL-1, 线性相关系数为0.999 9, 检出限为0.000 4 μ g· mL-1。按照实验方法测定新鲜催化剂、再生催化剂和废催化剂样品中Pt含量, 结果表明, 相对标准偏差(n=5)为1.5%~2.8%, 加标回收率为97%~104%。熊传信等[21]将汽车尾气净化催化剂样品经过氧化钠熔融, 用热水浸出, 加入盐酸酸化后, 采用ICP-MS测定其中的铂含量。铂的检出限为0.048 μ g· g-1, 测定结果与光度法一致。铂的回收率为100.0%, 相对标准偏差(n=12)为1.3%。任盼盼等[22]提出采用ICP-MS测定车用催化剂中铂的含量, 催化剂采用盐酸、硝酸、氢氟酸消解。铂的检出限为0.003 μ g· L-1, 回收率85.5%~101%。
ICP-MS法也有不足之处, 对于复杂的环境、生物样品, 基体干扰严重。
X射线荧光光谱法是一种无损检测, 分析试样的制备比较方便。粉末样品不需要经过消解, 可以直接压片的方式进行分析, 分析速度快, 自动化程度高。
徐文松等[5]采用XRF测定车用三元催化剂中铂的含量, 铂的检出限为8.40 μ g· g-1, 相对标准偏差控制在4.0%之内。对8个车用三元催化剂进行分析, 经与ICP-AES对比, 测定结果基本一致, 相对误差在10.0%之内, 方法的准确度能够满足车用三元催化剂回收要求。张天壤等[23]采用XRF分析Pt/SiO2-Al2O3催化剂中的铂含量, 绘制标准曲线矫正基体效应, 与ICP-AES和分光光度法进行比对, 得到的测试结果基本一致, RSD=1.6%(n=10), 标准偏差为0.003%。
近年来高效液相色谱法在无机分析中的应用研究取得了快速发展, 采用紫外-可见光度检测器测定金属离子, 克服了光度法选择性差的缺点, 可实现多元素同时测定, 方法简便快速。
司云森等[6]研究了用2-羟基萘-1-亚甲基若丹宁(HNPRN)为柱前衍生试剂, 高效液相色谱分离, 二极管矩阵检测器检测测定铂的方法。铂的检出限为1.0 μ g· L-1, 相对标准偏差为1.4%~1.6%。但HPLC法很难得到有效的衍生试剂, 且需要用到有毒的流动相。
化学法和仪器法测定催化剂中的铂含量, 各有优点和缺点。不同样品宜采用不同的分析方法, 尽量减少实验误差。对于样品体系单一、铂含量较高的含铂催化剂, 宜采用化学法如氯铂酸铵重量法, 准确度高; 对于低铂含量的催化剂, 宜选用仪器法, 如电感耦合等离子光谱法、原子吸收法等, 具有灵敏度高、简便、快速等优点。随着科技的发展进步, 铂的测定研究必将是向着高灵敏度、高选择性、高准确度和低成本、简单易行相结合方向发展。
The authors have declared that no competing interests exist.
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