钯-镍合金镀液中钯与镍的光度测定新方法

苑 娟， 王 霞， 刘 洋， 孟方醒

（河南中医学院 药学院，河南 郑州450046）

0 前言

钯-镍合金镀层具有良好的耐蚀性和耐磨性，是理想的代金镀层，在电子工业中应用广泛［1］。镍的质量分数在8%～15%范围内的钯-镍合金，是优良的氢传感器材料。它能克服纯钯传感器在高浓度的氢环境中因发生氢鼓泡而失效的缺陷［2］，为21世纪新型氢能汽车的应用提供了重要的安全保障。影响钯-镍合金性能的主要因素是合金成分，因此，镀液中钯、镍成分的跟踪检测具有重要的现实意义。

近几年，利用分光光度法分析混合液成分的研究较为活跃［3-4］，而利用分光光度法同时测定镀液中的钯、镍还未见报道。本文建立了一种简便、快速、灵敏、环保的检测镀液中钯、镍成分的新方法。钯的检测基于弱碱性体系，以Pd2＋-甲基紫-Br—三元配合物为基础，采用分光光度法进行检测。该方法克服了传统方法中使用有机溶剂萃取的弊端，而直接在水相中比色，绿色环保，且不受Ni2＋的干扰。镍的检测通常采用EDTA滴定法，其选择性低。本文以稳定配合物硫酸镍为基础，采用分光光度法进行检测，既便捷又准确。

1 实验

1.1 实验仪器

7230G型分光光度计（上海精密科学仪器公司），pHS-3B型pH计（上海雷磁仪器厂），PS-6型等离子体原子发射光谱仪（美国Baird公司）。

1.2 实验试剂

10mg／mL Pd2＋标准溶液，0.75mol／L氨水溶液，0.1%溴化钾溶液，2.5×10-3mol／L甲基紫溶液，2.0%聚乙烯醇溶液，20mg／mL镍（以硫酸镍形式存在）标准溶液。以上试剂均为分析纯，采用去离子水配制溶液。

1.3 实验方法

准确移取一定量的钯-镍合金镀液，加水稀释1 000倍后平行移取2份，各1.0mL（钯的质量浓度不超过10mg／mL，镍的质量浓度不超过20 mg／mL），分别置于10mL容量瓶中。其中一份依次加入0.75mol／L氨水溶液0.15mL，0.1%溴化钾溶液0.40mL，2.5×10-3mol／L甲基紫溶液0.70mL，2.0%聚乙烯醇溶液1.0mL，用水稀释至刻度，定容摇匀。以水为参比，用1cm比色皿在钯的测量波长处测其吸光度，然后按回归方程或标准曲线确定钯的质量浓度ρ1。另一份加入（2＋1）硫酸溶液1mL，冷却至室温后用水定容至刻度。以水为参比，用1cm比色皿在镍的测量波长处测其吸光度，然后按回归方程或标准曲线确定镍的质量浓度ρ2。分别依据式（1），（2）计算合金镀液中钯和镍的质量分数：

2 结果与讨论

2.1 测量波长的选择

对钯、镍的配合物体系进行了吸收光谱实验，以确定最佳的测量波长，实验结果，如图1所示。曲线a显示Pd2＋-甲基紫-Br-三元配合物的吸收峰位于580nm处，因此，钯的测量波长选择在580nm处。曲线b显示硫酸镍配合物有两个吸收峰，分别位于395nm和710nm处。由于395nm处的吸收峰的灵敏度较高，故选择395nm为镍的测量波长。钯、镍的测量波长相距较远，相互间的吸收干扰不明显。

图1 钯和镍的吸收光谱

2.2 实验条件

2.2.1 显色剂体积

在测量波长处，以吸光度为评价指标，分别对钯、镍配合物的显色剂体积进行了平行筛选实验。形成钯配合物所用显色剂的最佳体积分别为：0.75 mol／L氨水溶液0.15mL，0.1%溴化钾溶液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。在硫酸介质中，镍离子与硫酸根形成1∶1的配合物。图2为硫酸的体积对吸光度的影响。由图2可知：当硫酸的体积小于1mL时，吸光度随硫酸体积的增加而增加；当硫酸的体积为1～4mL时，吸光度基本不变。故测量镍时选择硫酸的体积为1mL。

图2 硫酸的体积对吸光度的影响

2.2.2 显色温度与时间

实验表明：两种配合物在室温下均可显色。向镀液中加入硫酸后，体系能迅速显色完全，吸光度达到最大值，且形成的硫酸镍配合物十分稳定，24h不褪色。Pd2＋-甲基紫-Br-三元配合物的显色速率相对较慢，30min后显色完全。加入聚乙烯醇有助于增加配合物的稳定性，24h不褪色。因此，实验选择在室温下显色30min。

2.3 标准曲线及回归方程

在最佳实验条件下，按前述实验方法分别绘制钯、镍的标准曲线，结果如图3所示。钯的线性回归方 程 为A＝0．457 1ρ1＋0．107 1（R＝0．998 6），线性范围为1～8mg／mL。镍的线性回归方程为A＝0．002 5ρ2＋0．040 9（R＝0.998 4），线性范围为0～20mg／mL。

图3 钯、镍的标准曲线

2.4 干扰离子实验

在钯的质量浓度为1mg／mL时，进行外来离子干扰性实验。在±5.0%的范围内，给定量的下列离子不干扰钯的测定：Na＋，K＋，NH＋4（300mg）；Mg2＋，Al3＋，Ca2＋（200mg）；Ni2＋，Cu2＋，Co2＋，Zn2＋（100mg）。此外，常见的卤离子、酸根等也无干扰。

2.5 试样分析

准确移取一定量的钯-镍合金镀液，按前述实验方法，测定镀液中钯和镍的质量分数。平行测量6次，并与原子发射光谱法所得结果进行对照。平行测量结果为：Pd 80.18%，Ni 19.82%。原子发射测量结果为：Pd 80.24%，Ni 19.76%。由此可见：该方法的精密度高，结果准确，重现性好。

3 结论

Pd2＋-甲基紫-Br-三元配合物、硫酸镍配合物在室温下显色迅速，稳定性好。本文建立的合金镀液中钯、镍的光度测定新方法切实可行，准确度高，具有一定的实际应用价值。

［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］陈海春.分光光度法同时测定镀液中钴和镍［J］.电镀与精饰，2008，30（5）：36-38.

［4］贾云，刘火安，余协瑜.多波长分光光度法同时测定铁合金中锰和铜［J］.冶金分析，2005，25（6）：87-89.