铅试金富集-电感耦合等离子体光谱法测定铑催化剂中铑①

熊方祥， 曾 浩

（长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙410012）

铑催化剂是一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应的贵金属材料，其中铑的含量决定其活性和抗腐蚀性，为满足科研和生产的需要，必须准确地检测铑的含量。 铑是惰性金属，常压下很难溶解于王水，且由于铑催化剂在制作过程中经过极其复杂的物理化学过程，铑已变为复杂相态，很难被浸出到溶液中，给铑的定量分析带来困难。

常见的铑分析方法有火焰原子吸收法［1］、电感耦合等离子体光谱法［2］、分光光度法［3］、重量法［4］、极谱法［5］、镍锍试金-电感耦合等离子体质谱法［6］和溶剂萃取法［7］等。 铑催化剂中成分复杂且铑含量较低，测定时需分离富集，极谱法、光度法、溶剂萃取法、离子交换法工序复杂；火焰原子吸收法、电感耦合等离子体光谱法未分离杂质元素，干扰较大，测得结果偏差较大；镍锍试金法虽然称样量大代表性好，但其还原得到的镍扣只能部分溶于盐酸，造成测量结果有偏差。 目前尚未见有铅试金法测定铑催化剂中铑的相关报道。

本文采用铅试金法富集催化剂中铑，ICP 法测定铑含量，研究了灰吹保护剂种类及用量、合粒王水溶解时间、元素干扰等对铑检测的影响。

1 实 验

1.1 主要仪器与试剂

主要仪器：美国珀金埃尔默（PE）公司生产的AIVO500 型电感耦合等离子体光谱仪。 其主要工作参数如下：射频功率1.5 kW，辅助气流量0.2 L/min，等离子气流量15 L/min，雾化器压力200 kPa，积分时间0.1 s，读数3 次，轴向观测。

试剂与材料：Na2CO3、SiO2、PbO、Na2B4O7·4H2O、HCl、HNO3，均为分析纯；面粉。 实验用水为二级去离子水。

1.2 实验方法

取一定量的Na2CO3、SiO2、硼砂、PbO 和面粉，混匀后置于黏土坩埚中，加入一定量的含铑待测样，加入一定量的灰吹保护剂，覆盖约10 mm 厚的NaCl，放入已升温至900 ℃的试金炉中，60 min 内升温至1 100 ℃，然后取出坩埚将熔体倒入铸铁模内，冷却后取出铅扣放入已在炉中预热的灰皿中，在900 ℃灰吹得到合粒。在聚四氟乙烯烧杯中用10 mL 硝酸+10 mL 水溶解合粒，然后将物料转移至碘量瓶中，加入15 mL 王水，于99 ℃沸水浴上溶解铑，保温一段时间后冷却，溶液定容至200 mL。 采用电感耦合等离子体光谱法测定溶液中铑含量。 同时做不加含铑待测样的空白实验。

2 实验结果与讨论

2.1 灰吹保护剂的影响

铅试金法测金时通常采用银作为灰吹保护剂，但是银与铑在熔融状态下不能互熔，灰吹时大部分铑损失于灰皿中，必须选用一种合适的灰吹保护剂。

据文献［8］报道，加入少量钯、铂能减少铑在灰吹过程中的损失，因此选取银粉、钯粉、铂粉、银钯粉（银钯质量比3 ∶1）为灰吹保护剂进行对比。 以含铑100 μg的铑标准溶液为待测样，王水溶解时间120 min，不同灰吹保护剂种类和用量下铑的检测结果见表1。

表1 灰吹保护剂种类及用量对铑含量测定的影响

由表1 可知，以银作灰吹保护剂时，铑基本损失在灰皿中；以钯、铂作灰吹保护剂时，铑回收率同样不合要求；银钯粉作灰吹保护剂时，铑回收率在97.8%～99.2%之间，符合实验需求；银钯粉用量为1 mg 和5 mg时，银钯合粒较小，有可能导致实验失败。 因此选择银钯粉作灰吹保护剂，用量为10 mg。

2.2 银钯粉中银钯质量比的影响

为减少铑在灰吹过程中的损失，确保铑进入银钯合粒，考察了银钯质量比对铑回收率的影响。 银钯粉用量10 mg，其他条件不变，实验结果如表2 所示。 由表2 可知，当银钯质量比不小于2 ∶1时，银钯合粒中铑回收率符合实验要求。 选择银钯质量比为3 ∶1。

表2 不同银钯质量比下的铑回收率

2.3 银钯合粒王水溶解时间的影响

银钯粉中银钯质量比3 ∶1，其他条件不变，王水溶解时间对铑检测结果的影响见表3。 由表3 可知，在沸水浴中合粒经王水溶解120 min 后，铑回收率达到99.3%以上，能满足实验要求。 选择合适的银钯合粒王水溶解时间为120 min。

表3 银钯合粒王水溶解时间对铑检测的影响

2.4 银、钯的干扰与消除

试样经铅试金法分离富集后，除银、钯外，基本不含其他的杂质干扰元素，因此研究ICP 检测时银和钯对铑的干扰情况。 取100 μg/mL 的铑标准溶液1.00 mL于100 mL 容量瓶中，加入一定量的银钯混合标准溶液（银钯质量比3 ∶1），然后定容至200 mL，用ICP 检测溶液中的铑含量，结果见表4。 由表4 可知，银钯总浓度在200 μg/mL 以下时，对铑的干扰不明显，可以忽略不计。

表4 银和钯对铑ICP 检测的影响

2.5 分析谱线的选择

合粒溶解液中的主要元素为银、钯，以及待测样品中带入的少量金、铂等，因此在选择测定谱线时需考虑这些元素和铑之间是否有干扰。 通过在同一条件下，同时测定每个元素各谱线的强度，并观察分析待测谱线周围的干扰谱线，遵循所选谱线灵敏度高，干扰少的原则，选择铑的分析谱线为233.477 nm，该波长附近无金、铂、钯元素的干扰。

2.6 样品加标回收实验

称取5.00 g 催化剂样品，分别加入一定量的铑标准溶液，加入银钯质量比为3 ∶1的银钯粉10 mg，王水溶解时间120 min 条件下，铑的铅试金-ICP 测量结果见表5。 由表5 可知，催化剂样品加标回收率在96.75%～100.20%之间，回收率能满足生产实践的需要。

表5 样品加标回收实验结果

2.7 精密度实验

选取3 个铑含量不同的催化剂样品，按照上述实验选定的条件测定铑，测定结果及标准偏差（SD）、相对标准偏差（RSD）见表6。 由表6 可知，铅试金-ICP法测定铑的相对标准偏差在1.76%～2.29 之间，精密度好，能满足生产实践需要。

表6 铑催化剂样品分析结果

3 结 论

用铅试金法分离富集催化剂中的铑，加入一定量的银钯粉作为灰吹保护剂，合粒用硝酸溶解完银和钯后，加入王水于沸水浴中溶解铑，然后采用ICP 法测定溶液中的铑，该方法铑回收效果好，测量结果准确可靠，可以作为催化剂中铑的定量分析方法。