碱熔分解-基体匹配-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定含铱催化剂中的铱*

方海燕 ，杨晓滔 ，安中庆 ，范兴祥 ，毛莹博

（1.贵研铂业股份有限公司贵研检测科技（云南）有限公司，云南 昆明 650106；2.红河学院，化学与资源工程学院，云南 蒙自 661199；3.云南省高校失效贵金属催化剂清洁提取与高值化工程研究中心，云南 蒙自 661199；4.中国再生资源产业技术创新战略联盟“失效贵金属催化剂循环利用联合创新实验室”，云南 蒙自 661199；5.红河职业技术学院，云南 蒙自 661100）

由于铂族金属（铂、钯、铑、铱、钌、锇）所具有的高熔点、高化学稳定性、高强度、高催化活性、良好的延展性、抗氧化性、耐腐蚀性和导电性，被广泛应用于氢能经济、高新技术产业、军工、航天航空等尖端技术领域。而目前所探明的铂族金属世界储量的99%都集中在非洲、美洲及澳洲，我国的铂族金属资源极其贫乏，加之随着我国工业水平的不断提升，铱的应用需求量不断上升，故铱资源供求矛盾日益突出。从含铱催化剂中回收铱，既可减少进口量、降低生产成本，又可扩大铱的来源、调节铱的供需矛盾，同时是加强固废弃物处置、推进资源全面节约和循环利用、以及推进生态文明建设与保障资源安全供给的国家重大战略需求。建立精准测定含铱催化剂中铱含量的方法，是保障含铱催化剂贵金属高效回收、考察含铱催化剂湿法冶金生产物料平衡的重要技术方法，对保证含铱催化剂买卖双方公平、公正交易具有重要的意义。

目前，铱含量的测定方法有原子吸收光谱法[1-2]、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICPAES）[3-7]、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）[8]等。上述分析方法中，测定铱含量时，需要用硫脲富集法、试金富集法、溶剂萃取法、化学沉淀法等富集分离手段富集铱与共存离子分离，故操作繁琐、试剂消耗量过大、能耗高，且对环境造成一定污染。电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES） 因可同时测定8个贵金属元素，且测定线性分析范围宽，检测技术成熟、干扰水平低、精密度好应用较多。采用基体匹配法可消除基体对待测元素的干扰，已有基体匹配-原子吸收光谱法[9]测定土壤样品中的铅、镉，基体匹配-电感耦合等离子体原子发射光谱法[10-12]（ICP-AES）测定氧化铝基体催化剂中的铂、以及钢铁中的磷和铜，基体匹配-气相色谱法[13]测定食品塑料包装材料中的挥发物等的相关文献的报道。本文采用基体匹配消除基体干扰，运用ICP-AES法测定含铱催化剂中铱含量。

含铱催化剂样品因数量较大、铱含量较低及成分复杂[14]，在分析检测方面存在样品分解困难、干扰大等问题。本文研究了碱熔分解含铱催化剂样品条件，基体加入体系以及电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定铱的工作条件。将方法应用于含铱催化剂中铱含量的测定，结果满意。本法测定结果与国标方法GB/T17418.4-2010测定值均基本一致。

1 实验部分

1.1 主要仪器及工作条件

8300DV型电感耦合等离子体发射光谱仪（美国PE公司）：SCD检测器、Gem TipⅡ交叉流动雾化器、Scott雾化室。

仪器工作条件：高频功率为1.3 kW；载气流量为0.9 L/min；辅助气流量为0.7 L/min；冷却气流量为15 L/min；样品提升量为1.5 mL/min；轴向观测；峰面积积分；预燃时间为30 s；积分时间为5 s。

1.2 主要试剂

铱标准储备溶液（国家钢铁材料测试中心）：1 000 μg/mL，介质为10%（V/V） 盐酸溶液。

铱标准溶液：100 μg/mL，介质为10%（V/V）盐酸溶液，移取20.00 mL铱标准储备溶液于200 mL容量瓶中定容，混匀。

盐酸、过氧化钠均为分析纯，氩气（φ（Ar）=99.99%），实验用水为二次蒸馏水。

1.3 实验方法

1.3.1 试液的制备

称取0.50 g粉碎至74 μm的含铱催化剂样品（精确至0.000 1 g） 于150 m高铝坩埚中。称取4.0 g过氧化钠（精确至0.01 g） 于坩埚中，将坩埚置于已升温至750℃的马弗炉中熔融并保持25 min，冷却，将坩埚放入250 mL烧杯中，加入30 mL（1+1） 盐酸溶液溶解碱熔融物，冲洗出坩埚，将溶液转移至100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

1.3.2 铱含量的测定

1.3.2.1 基体溶液制备

分别于7个150 m高铝坩埚中，称取4.0 g过氧化钠（精确至0.01 g） 于坩埚中，以下操作按1.3.1进行。将溶液转移至100 mL容量瓶中。

1.3.2.2 标准溶液系列的配制

移 取 0、 0.50、 1.00、 5.00、 10.00、 20.00、25.00 mL铱标准溶液，置于1.3.2.1容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此标准溶液系列中铱的质量 浓 度 为 0、 0.50、 1.00、 5.00、 10.00、 20.00、25.00 μg/mL。

1.3.2.3 测定溶液

用原子发射光谱仪（ICP-AES），按照设定好的参数和程序，依次测定标准溶液、空白溶液和待测试液。

2 结果与讨论

2.1 试样分解温度

按照实验方法，称取0.50 g粉碎至74 μm的含铱催化剂样品，仅改变碱熔温度，测定出铱的质量浓度，结果见表1。由表1可知，温度为（700～800）℃时，测定值最大且恒定，当温度小于700℃或大于800℃时，测定值越来越小且不恒定，故在本方法中，选择在750℃时分解样品25 min。

表1 样品分解温度Tab.1 Sample decomposition temperature

2.2 过氧化钠加入量

按照实验方法，称取0.50g粉碎至74 μm的含铱催化剂样品，仅改过氧化钠的加入量，测定出铱的质量浓度，结果见表2，从表2可知，当过氧化钠加入量小于2.00 g时，测定值小且不恒定；当过氧化钠度大于4.00 g时，测定值最大且恒定；相对误差小于±6%，因本方法是采用基体匹配-ICP-AES法测定，当基体的加入量增加时，则干扰也会随着增加。故在本方法中，选择在加入过氧化钠的量是4.00 g。

表2 过氧化钠加入量选择Tab.2 Selection of sodium peroxide addition amount

2.3 校准曲线和检出限

按实验方法测定标准溶液系列的发射强度，以铱的质量浓度（μg/mL）为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制校准曲线；在仪器最佳工作条件下对空白溶液连续测定11次，将测定结果标准偏差的3倍作为方法的检出限，检出限的3.3倍为方法的定量限。结果见表3。

表3 校准曲线和检出限相关信息Tab.3 The relative information of calibration curve and detection limit

2.4 精密度试验

按照实验方法，选择样品编号为HBCHJ-1～3的含铱催化剂样品，测定样品中的铱含量，并进行精密度试验，结果见表4。

表4 精密度试验结果Tab.4 Precision degree test results（n=11）

2.5 加标回收试验

按照实验方法测定含铱催化剂样品中的铱含量，并进行回收率试验，结果见表5。

表5 回收率试验结果Tab.5 Test results of recovery rate（n=3）

2.6 与国标方法的比对

将含铱催化剂样品铱FL-1分别按照实验方法和GB/T17418《地球化学样品中贵金属分析方法》第4部分：铱量的测定、硫脲富集-催化分光光度法测定铱含量，测定结果比对见表6。从表6可知，本法测定铱催化剂样品中铱的结果与国标方法GB/T17418.4-2010地球化学样品中贵金属分析方法第4部分：铱量的测定硫脲富集-催化分光光度法的测定值均基本一致。

表6 方法比对试验结果Tab.6 Results of comparison among differentdetermination methods（n=3） g/t

3 结语

采用碱熔法可有效分解含铱催化剂样品，基体匹配后能消除共存离子的干扰，结合电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）可实现铱含量的快速、准确测定，该方法方法操作简便，试剂消耗小，将方法应用于含铱催化剂中铱含量的测定，结果满意。本法测定结果与国标方法测定值比较，结果均基本一致。能满足生产和科研的需求。