电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定铂金材料中杂质元素

冯先进 冯 旭 杨桂香 黄涛宏

(1 北京矿冶研究总院，北京 102628；2 岛津企业管理(中国)有限公司 北京分析中心,北京 100020；3 金属矿产资源评价与分析检测北京市重点实验室，北京 102628)

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定铂金材料中杂质元素

冯先进1，3冯 旭2杨桂香2黄涛宏2

(1 北京矿冶研究总院，北京 102628；2 岛津企业管理(中国)有限公司 北京分析中心,北京 100020；3 金属矿产资源评价与分析检测北京市重点实验室，北京 102628)

建立了微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法同时测定铂饰品国家标准物质中金、铜、铱、钴、钯、铑、钌7种杂质元素含量的方法。方法中7种元素的检出限为：钯与钌<0.000 1%，其它元素<0.000 62%。经与国家标准物质认定值比对，结果满意。稀释系数95.5%～104.7%。方法测定结果与标准样品认定值一致，可满足铂金材料中杂质元素检测。

铂金材料；ICP-AES；杂质元素

0 前言

贵金属首饰按其主要组成分类，大致可分为黄金首饰、铂金首饰、钯金首饰以及银首饰等几种。在各类首饰成分中，除主要贵金属元素外，尚有一种或多种其它元素。一般而言，为了保证首饰的硬度、光泽度及美观程度等，首饰的组成原料不是单一的纯金属，而是以某贵金属为主要材料的合金体，即黄金首饰、铂金首饰、钯金首饰、银首饰是以金、铂、钯、银为主要原料的合金[1-4]。铂钯同族稀有贵金属随着其用途的扩展、用量的增大，当前已属国际非常瞩目的金属，被誉为“现代工业的维他命”。常用的贵金属元素的测定多采用滴定法、重量法、光度法测定铂、铱、钌、铑等[5]。这些化学分析方法虽然可靠，但适用于化学成分较为简单、明确的合金样品分析，而且使用的化学试剂较多，不能同时测定多种元素[6]。电感耦合等离子体原子发射光谱法具有测定灵敏度高，标准曲线线性范围宽等优点，已经成为贵金属中杂质分析的一种趋势[7]。此次实验通过优化仪器参数、选择测定谱线、单标混标结合，建立了测定铂金材料中杂质元素的ICP分析方法，结果令人满意。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

ICPE-9820全谱型电感耦合等离子体原子发射光谱仪(岛津仪器公司)，Milestone ETHOS ONE微波消解仪(北京莱伯泰科仪器股份有限公司)。

实验用水为新制备的去离子水，电阻率大于18.2 MΩ·cm；盐酸、硝酸均为优级纯，金、铜、铱、钴、钯、铑、钌单标标准储备溶液浓度为1 000 μg/mL(钢研纳克检测技术有限公司)。

1.2 仪器工作参数

1.2.1 ICP-AES工作参数

利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪的优化程序，考察了射频发生器功率、雾化气流量、辅助气流量、冷却气流量、观察高度、试液流速等对被测元素谱线发射强度的影响，选择了折衷的仪器测量参数：射频发生器功率1.2 kW，载气流量为0.7 L/min，辅助气流量为0.6 L/min，冷却气流量为10.0 L/min，炬管：迷你炬管(岛津)。

1.2.2 微波消解仪工作参数

微波消解仪最佳工作参数见表1。

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

1.3 实验方法

1.3.1 样品的前处理方法

称取0.10 g(精确至0.000 1 g)试样于聚四氟乙烯内罐中，加入10 mL王水(HNO3∶HCl=1∶3)溶液(50%)，密封置于微波消解仪中，190 ℃下保持20 min。冷却后，用纯水转移样液于100 mL容量瓶中，加入Sb(10 mg/L)和Y(1 mg/L)作为内标，用纯水定容，摇匀，待测。

1.3.2 标准曲线的绘制

按照表2，配制各元素标准溶液。为了使各元素标准溶液中物理干扰达到一致，令STD1-STD4各标准溶液中各元素含量总和接近于10%。加入Sb(10 mg/L)和Y(1 mg/L)作为内标，并用王水(5%)定容，摇匀，待测。

表2 各元素标准曲线浓度

Table 2 Concentrations of the calibration curve/%

元素Elements标准曲线浓度StandardcurveconcentrationBlankSTD1STD2STD3STD4Au00512Co005125Cu00525Ir0051Pd05205Rh0241Ru0421

将仪器调节至最佳工作状态，按由低到高的顺序测定待测元素标准系列溶液的光谱强度。待测元素标准系列溶液的光谱强度减去“零”浓度标准溶液中的光谱强度为净光谱强度。以净光谱强度为纵坐标，以元素质量浓度为横坐标，绘制各待测元素标准曲线。

1.3.3 测定

在仪器的最佳工作条件下，对选定3个铂金标准物质样品溶液进行测定。从溶液各待测元素的光谱强度，从标准曲线上查出试料溶液中各待测元素的浓度。同时进行空白实验。

2 结果与讨论

2.1 待测元素谱线选择与干扰消除

根据试样中待测元素含量、基体干忧情况，以及实际样品的测定情况，确定各元素无明显光谱干扰的分析线为：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 检出限、测定下限实验

以11次空白实验结果的标准偏差计算本方法检出限(MDL)，以3.3倍检出限作为测定下限，各元素的检出限和测定下限见表3。

表3 检出限和测量下限Table 3 Limits of detection and lower limit of detection /%

2.3 精密度实验

选取三个铂金饰品国家标准物质，用该方法对其中的金、铜、铱、钴、钯、铑、钌等7种元素进行测定，其中每个样品分别进行6次独立测定，测定结果及重复性结果见表4。

表4 精密度实验结果Table 4 Precision tests of the method /%

2.4 准确度实验

选取三个铂金饰品国家标准物质，用该方法对其中的金、铜、铱、钴、钯、铑、钌7种元素进行测定，测定结果与标准值的比较见表5。

表5 国家标准物质分析结果Table 5 Analytical result of elements in standard reference materials /%

2.5 稀释系数实验

为考察本方法中样品基体干扰情况以及方法可靠性，对样品进行稀释系数实验。稀释系数实验是美国环境保护署(EPA)标准方法中推荐的判别样品物理干扰及化学干扰水平的实验。通过样品稀释5～10倍后测定结果与原样品测定结果的对比，可计算得到稀释系数(如公式(1))。如元素稀释系数接近100%，可判别样品基体中无明显物理干扰与化学干扰。

(1)

原样品测定结果：A；样品稀释后测定结果：B；稀释因子：C(此样品为10)。

本实验中，根据稀释实验结果，确定了各元素最佳内标元素及波长，并且各元素稀释系数均在95%～105%。结果如表6。

表6 稀释实验系数结果Table 6 Dilution test results /%

3 结语

通过仪器测定条件、基体干扰、检出限、准确度和精密度实验确定了方法的最佳实验条件，建立了ICP-AES法测定铂金材料中金、铜、铱、钴、钯、铑、钌含量的方法。此方法中，7种元素的检出限为：钯与钌<0.0001%，其它元素<0.00062%。经与国家标准物质认定值比对，结果满意。稀释系数95.5%～104.7%。方法测定结果与标准样品认定值一致，此方法可同时满足铂金材料中杂质元素检测。

[1] 向雄志,白晓军,黄应钦,等.饰品用金合金研究进展[J].材料导报(MaterialsReview),2006,20(1):31-34.

[2] 施苾寒.铂、钯材料ICP分析方法的研究[J].上海计量测试(ShanghaiMeasurementandTesting),2009,36(5):25-27.

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[5] 李华昌,屈太原,何飞顶.贵金属元素分离富集技术进展[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(1):7-12.

[6] 宫嘉辰,张颖,王艳红,等. 电感耦合等离子体发射光谱法测定铂钯合金中的铑和铱[J].有色矿冶(Non-FerrousMiningandMetallurgy),2015,31(4):58-59.

[7] 阮桂色.电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)技术的应用进展[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

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

北京市科技创新基地培育与发展专项(Z151100001615044)资助

冯先进，男，研究员，主要从事原子光谱技术在实验室和工业在线的应用与开发研究。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