分光光度法检测聚酯用钛系催化剂中钛元素的研究

于博昊　沈　杰　张　磊　张玲帆　陶　卫　张维冰

(华东理工大学化学与分子工程学院,200237 上海)



分光光度法检测聚酯用钛系催化剂中钛元素的研究

于博昊沈杰张磊张玲帆陶卫张维冰*

(华东理工大学化学与分子工程学院,200237 上海)

通过采用分光光度法对聚酯用钛系催化剂中钛元素含量进行测定，从精密度，回收率，重复性和检出限四个方面对其进行方法学评价，建立了对该类催化剂中钛元素分析方法。结果表明，该方法回收率在100%～105%之间；精密度测试RSD为0.33%，检出限和定量限分别为0.0455mg/L和0.0152mg/L。

分光光度法钛元素检测方法

1　前言

聚酯，被称为涤纶、达克纶、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，是一种常见的化工原料。它主要由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)缩聚产生，被广泛的应用在纤维、薄膜、包装瓶、工程塑料等领域[1]。在化纤行业中，以聚酯为原料生产的涤纶大约占据80 %的市场份额。

目前，在聚酯的生产中，催化剂的使用必不可少，其中主要的催化剂有锑系催化剂、锗系催化剂和钛系催化剂。在这些催化剂中，锑系催化剂最为成熟，效果好，活性适中，价格便宜，副反应少，但该催化剂在反应过程中容易被还原，使产品成灰色，同时在染色工序中被浸出，对环境形成污染[2,3]。锗系催化剂具有良好活性，但该类催化剂价格昂贵。钛系催化剂来源广泛，对环境无污染。因此，新型的聚酯采用钛系催化剂被大量开发和应用。在聚酯的生产中，催化剂含量的监控是产品质量的一个重要影响因素，对钛系催化剂含量进行检测是分析工作者研究和关注的重要内容。

钛及其化合物的分析主要有分光光度法[4-6]和原子光谱法[7,8]。原子光谱法是利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)对处理后的样品进行检测。分光光度法是利用钛在酸性介质中能与过氧化氢或者其他显色剂进行显色反应生成稳定的配合物来测定钛元素及二氧化钛的含量。相对于电感耦合等离子体原子发色光谱法，分光光度法具有简单、成本低廉、方便等特点。

本实验用分光光度法对聚酯用钛系催化剂中钛元素进行测定，从样品前处理，分析方法学建立，以期为企业研发的钛系催化剂中钛元素的分析检测提供一个稳定、可靠的分析方法。

2　实验部分

2.1仪器及工作参数

721型分光光度计(上海精密科学仪器有限公司，3 cm比色皿)；优普系列超纯水机UPW-II-90Z(上海优普实业有限公司)。分析波长：410 nm。参比：超纯水。

2.2试剂及标准溶液

浓硫酸(分析纯，国药集团上海化学试剂有限公司)；过氧化氢(分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司)；硫酸铵(分析纯，国药集团上海化学试剂有限公司)；超纯水(18.3 MΩ.cm)；其他所用试剂均为分析纯以上。

钛标准溶液(100 mg/L)：将0.1668 g二氧化钛、5.000 g硫酸铵和10 mL硫酸加入到100 mL烧杯中加热溶解，自然冷却后，将溶液转移至100 mL容量瓶中定容。将1000 mg/L钛标准溶液用水稀释10倍得到100 mg/L的钛标准溶液。

2.3样品前处理及标准曲线配制

样品前处理：用100 mL三角烧瓶称取质量约为100 mg聚酯用钛系催化剂，加入10 mL浓硫酸，将样品加热到溶液呈深褐色，在此条件下逐滴滴加过氧化氢溶液，同时不断摇匀，使溶液脱色至无色透明，然后停止加入过氧化氢溶液。待溶液冷却至室温后，转移至100 mL容量瓶中定容。移取10 mL的上述溶液加入到50 mL容量瓶中，然后加入5 mL的过氧化氢溶液显色，最后用蒸馏水定容，待显色5分钟后，在分光光度计410 nm波长处，用3 cm比色皿，水为参比测定溶液的吸光度。

标准曲线配制：用移液管分别移取100 mg/L的钛标准溶液0 mL、1 mL、2 mL、3 mL、4 mL、5 mL注入50 mL的烧杯中。分别向各烧杯中加入20 mL的蒸馏水和10 mL的硫酸溶液，摇匀后各加入5 mL过氧化氢溶液，最后转移至50 mL的容量瓶中，用超纯水定容，待显色后得钛标准溶液浓度分别为0 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、6 mg/L、8 mg/L、10 mg/L。

3　结果与讨论

标准曲线的测定：根据钛含量对应的吸光度绘制出工作曲线，以吸光度和浓度为0 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、6 mg/L、8 mg/L、10 mg/L进行线性拟合，得线性方程为Y=0.0468X-0.0016，R2=0.9998，工作曲线如图1所示。

图1　钛元素标准曲线图

3.1钛含量测试结果及精密度测定

将聚酯用钛系催化剂按照2.3进行处理后，利用分光光度对钛元素含量进行测试，样品测量结果及精密度如表1所示。由表1可知，聚酯用钛系催化剂中钛元素含量为2.65%，该方法测试精密度为0.33%，具有良好的稳定性。

表1　分光光度法测定的数据及精密度

3.2钛元素加标回收率测试

在聚酯用钛系催化剂溶解后，定容至100 mL容量瓶，取10 mL的处理溶液至50 mL容量瓶中，同时加入不同体积的 10 mg/L的钛标准溶进行加标回收测试。分别加标50 %和100 %，测试条件参数同2.3，测得回收率如表2。由表2中数据可以看出，该方法加标回收率良好。

表2　加标回收率

3.3方法检出限与定量限

方法检出限的计算，以乙二醇(分析纯)为基体做样品空白11份，进行相同操作，对样品进行测试，测定结果如表3所示，以吸光度标准偏差的3倍与标准曲线斜率的比值，计算得到仪器的检出限为0.0455 mg/L，以吸光度标准偏差的10倍与标准曲线斜率的比值，计算得到仪器的定量限为0.152 mg/L。

3.4方法准确性对比

利用ICP-AES对分光光度法的测试结果进行对比，对同一聚酯用钛系催化剂样品，按照2.3进行样品前处理，利用ICP-AES对溶液进行测试，测得的钛元素含量如表4所示。通过与分光光度法结果进行比较，其相对偏差为1.9 %，表明分光光度法与ICP-AES测试结果一致。

表3　检出限与定量限

表4　ICP-AES测定聚酯用钛系催化剂中钛元素含量

4　结论

用分光光度法对聚酯用钛系催化剂中钛元素含量进行了分析检测，从样品前处理、精密度、回收率、检出限和定量限等方面进行了分析。分光光度法对聚酯用钛系催化剂中钛含量的检测，方法准确，数据稳定可靠，适用于不同配体、不同二元醇作为溶剂的钛系催化剂中钛含量的检测。

[1]苑娜娟.钛系聚酯催化剂的工业应用进展.广州化工[J]，2015，43(13)：30-31.

[2]周杰灵.新型钛系聚酯催化剂的应用研究 .聚酯工业[J]，2013，26(3)：25-34.

[3]宋云瑞，张纪梅，臧国强 .新型钛系聚酯催化剂的催化性能研究.合成纤维工业[J]，2014，37(6)：36-38.

[4]GB/T 12910-1991.纸和纸板二氧化钦含量的测定法[S]

[5]罗敏.紫外分光光度法测定聚酯纤维中二氧化钛含量.应用化工[J]，2006，35(2)：144-146．

[6]张建辉，杨代明，李晓燕.魔芋凝胶食品中二氧化钛含量的测定.食品与机械[J]，2008，24(1)：121-123．

[7]赵林同，沈珂，殷新.ICP-AES测定口香糖中的Ti.光谱实验室[J]，2007，24(4)：662-663.

[8]彭青枝，潘思轶，李涛.ICP-AES测定面粉中二氧化钛.中国卫生检验杂志[J] ，2008，18(9):1768-1769.

Study on spectrophotometric determination of titanium dioxide in titanium-containing catalyst for polyester.

Yu Bohao，Shen Jie，Zhang Lei，Zhang Lingfan，Tao Wei，Zhang Weibing*

(Research Center of Analysis,Test East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

Determination of titanimum dioxide in titanium-containing catalyst for polyester by spectrophotometric was studied.The method was evaluated from precision,recovery,repeatability and detection limit.The recovery was between 100%-105% and the relative standard deviation was 0.33 %.The limits of detection and quantitation were 0.0455mg/L and 0.0152mg/L respectively.

spectrophotometric;titanium dioxide;detection method

项目得到基础科研用化学试剂共性关键技术的研究与应用示范项目(2015BAK44B00)资助。

于博昊，女，1982年出生，工程师，主要研究方向：光谱分析。

10.3936/j.issn.1001-232x.2016.04.008

2016-03-17