常用国产ICP牌子 国内ICP仪

钢研纳克ICP光谱仪测定稀土汽车尾气净化催化剂中Ce、La、Pr、Y、Al、Zr的含量
摘要：研究国产单道扫描ICP光谱仪Plasma1000测定稀土汽车尾气净化催化剂中的主量元素Ce、La、Pr、Y、Al、 Zr的方法。选择了合适的分析线，并采用基体匹配与背景扣除法进行干扰校正。采用所建立的方法对实际样品中的6种元素进行了测定，RSD小于3%且测定结果与参考值一致。本法已用于稀土汽车尾气净化催化剂的快速，并获得了满意的结果。
关键词：ICP-AES; 稀土汽车尾气净化催化剂；铈；镧；镨
汽车工业的发展为人类交通带来便利, 但同时也带来严重的大气污染。汽车排放的尾气中主要含有CO、HC、NOX,可导致温室效应、酸雨和城市光化学烟雾,影响生态环境,危害人体健康。为解决这一问题,安装尾气催化净化器是各国普遍采用的机外净化方法[1]。
从20世纪90年始, 铈锆固溶体在汽车尾气净化催化剂中的使用受到国内外的广泛关注。研究发现, 在CeO2中掺杂Zr4 +、La3+和Y3+等可提高CeO2 的高温热稳定性，降低CeO2的还原温度。由于其价格低、热稳定性好、活性较高、使用寿命长等优点，因此在汽车尾气净化领域备受青睐。铈锆固溶体的研究成为目前稀土催化材料研究的热点[2]。
ICP-AES以其检出限低、精密度好、动态范围宽、分析速度快等优点在稀土材料的分析领域已得到了广泛的应用[3-6]。但是在稀土汽车尾气净化催化剂中的还很少报道。本文研究了使用国产单道扫描ICP光谱仪测定稀土汽车尾气净化催化剂的主量元素，取得良好效果。
1 实验部分
1.1 仪器及参数
Plasma1000单道扫描电感耦合等离子体光谱仪（钢研纳克技术有限公司）：高纯氩（纯度≥99.999%），光栅为3600条/mm。功率1.15 Kw；冷却气流量18.0 L/min，辅助气流量0.8 L/min，载气流量0.2 L/min；蠕动泵泵速20 rpm；观测高度距功率圈上方12 mm；同轴玻璃气动雾化器，进口旋转雾室，三层同轴石英炬管，中心管2.0 mm。
1.2 试剂
盐酸，ρ≈1.18 g/ml,优级纯，北京化工厂；硝酸,ρ≈1.42 g/ml,优级纯，北京化工厂；硫酸ρ≈1.84g/ml,优级纯，北京化工厂；Ce、La、Pr、Y、Al、Zr的标准溶液质量浓度均为1000 µg/ml，国家钢铁材料测试中心；所用溶液用水均为二次去离子水。
1.3 样品处理
1.3.1 称取0.1 g试料，精确至0.0001 g。置于250 ml烧杯中，加10 ml王水、10 ml（1+1）硫酸，加热至冒硫酸烟，冷却至室温后加10 ml王水加热溶解盐类，取下冷却。
对于含量在30%以下的元素的测定，移入200 ml容量瓶中，补加10 ml（1+1）硫酸、10 ml王水，加水定容，混匀；
对于含量在30%以上的元素的测定，移入500ml容量瓶中，加水40 ml（1+1）硫酸，40 ml王水，加水定容，混匀。
1.3.2 标准系列溶液的配制
表1 各元素的浓度（g/ml）
标液 1 2 3 4
Ce 50.00 80.00 110.00 140.00
La 10.00 20.00 30.00 40.00
Pr 20.00 30.00 40.00 50.00
Y 5.00 10.00 25.00 40.00
Al 80.00 100.00 120.00 140.00
Zr 80.00 100.00 120.00 140.00
2 结果与讨论
2.1分析谱线的选择
由于稀土元素谱线复杂，因此在谱线选择上要充分考虑其光谱干扰。采用对所选谱线进行轮廓扫描的方法，即用纯试剂找到被测元素的峰位，在此峰位及其附近扫描实际样品终确定合适的谱线并在其合适的位置扣除背景，从而消除或减少干扰。
表2 推荐的分析线
元素 分析线/nm
Ce 446.021
La 333.749
Pr 422.535
Y 324.228
Al 309.271
Zr 343.823
2.2 实际样品测定结果
处理了3种牌号的实际样品，在plasma1000上按照本文的方法测定了各元素的含量，结果如下：
表3 实际样品测定结果
样品 含量w/%
Ce Zr La Pr Y Al
1# 12.01 20.70 3.90 - 1.83 24.16
2# 48.62 21.57 2.54 5.38 - -
3# 23.97 42.20 4.22 - 3.77 -
注：“-”为含量小于该元素的检出限。
2.3 方法精密度试验
将3种牌号的样品，在plasma1000上进行了精密度测试，各元素测定11次。试验结果表明, 方法精密度RSD值小于3%。
表4 方法精密度实验
元素 含量w% RSD/% 元素 含量w% RSD/%
Ce 12.01 1.50 Y 1.83 0.69
48.62 0.21 3.77 0.33
23.97 0.63 Al 24.16 1.38
La 3.90 0.65 Zr 20.70 0.79
2.54 0.84 21.57 0.44
4.22 0.75 42.20 0.73
Pr 5.38 0.59
3 结论
以上研究表明，应用单道扫描型ICP-AES Plasma1000仪器测定稀土汽车尾气净化催化剂中的Ce、La、Pr、Y、Al、 Zr时准确度高、精密度好。该方法简便、快速，完全满足实际产品分析需求。

钢研纳克ICP光谱仪测定污水中砷、镉、铬、铜、镍、铅、锌
水是人类赖以生存的自然资源，随着经济发展和城市化进程的加快，城市生活用水与工业用水量的增加，产生的污水会对环境造成严重污染，因此对污水排放的监测尤为重要。本文采用ICP-OES法对污水中As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn进行测定。
使用仪器：钢研纳克技术股份有限公司 Plasma 2000 电感耦合等离子体发射光谱仪
图1 Plasma 2000 电感耦合等离子体发射光谱仪
仪器特点：
观测方式：径向观测
光源：高效固态射频发生器，小体积高效率
分光系统：中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，全谱瞬态直读
器：大面积背照式CCD芯片，高紫外检出效率，宽动态范围
表1 Plasma 2000工作条件
载气流量（L/min） 辅助气流量（L/min） 冷却气流量（L/min）
0.6 0.5 13.5
RF功率（W） 曝光时间（s） 蠕动泵转速（rpm）
1250 8 20
实验方法
分取一定量污水样品，加入5ml硝酸，加热15min，定容至25ml容量瓶待测。
分析谱线的选择
表2 Plasma 2000谱线选择
元素 As Cd Cr Cu
谱线（nm） 197.262 214.438 267.716 327.396
元素 Ni Pb Zn
谱线（nm） 341.476 220.353 202.548
标准曲线绘制
As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn标准溶液（国家钢铁材料测试中心，1000μg/mL）
配制曲线浓度如表3 ，线性相关系数大于0.999。
表3 标准曲线浓度（μg/mL）
元素名称 S0 S1 S2 S3 S4 S5
As 0 0.5 1 5 10 20
Cd 0 0.5 1 5 10 20
Cr 0 0.5 1 5 10 20
Cu 0 0.5 1 5 10 20
Ni 0 0.5 1 5 10 20
Pb 0 0.5 1 5 10 20
Zn 0 0.5 1 5 10 20
方法检出限
表 4方法检出限（μg/mL）
元素 As Cd Cr Cu
检出限 0.0320 0.0018 0.0039 0.0030
元素 Ni Pb Zn
检出限 0.0039 0.0285 0.0018
测定结果及加标回收率
在实际样品中加入被测元素，其加标回收率为91.7%-106.6%之间。
表 5 样品分析结果（μg/mL）
元素 样品测定值 加入量 加标测定值 加标回收率 GB8978-1996
As 0.487 1 1.460 97.3 <0.5
Cd 0.0532 0.1 0.149 95.8 <0.1
Cr 1.257 2 3.365 105.4 <1.5
Cu 0.795 1 1.712 91.7 <2.0
Ni 0.465 1 1.456 99.1 <1.0
Pb 0.512 1 1.561 104.9 <1.0
Zn 0.199 0.5 0.732 106.6 <5.0
结论
本方法采用Plasma 2000电感耦合等离子体发射光谱仪测定污水中的As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn，方法检出限为0.0018μg/mL-0.0320μg/mL之间，加标回收率介于91.7%-106.6%之间，方法可靠，适用于污水中的As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn等元素的。

氢化物发生-ICP-AES测定生活饮用水中的Pb元素
摘要：采用钢研纳克公司的电感耦合等离子体发射光谱仪Plasma 2000测定饮用水中的Pb元素，配置合适的仪器参数，选择合适的谱线，其方法检出限为0.7ng/ml，线性相关系数为0.99997.该方法适合于测定饮用水中的Pb元素。
水是生命之源，饮用水的安全直接关系到人们的身心健康。近年来由于经济的*发展，大量污水废弃物等排入江河之中，水质严重变坏，水中的重金属元素严重**标，直接影响到的身心健康。铅元素作为对人体毒性很大的一种元素，过量的摄入会导致慢性中毒，因此饮用水中铅的测定尤为重要。根据《GB5749-2006生活饮用水卫生标准》 中规定，铅元素的含量不得**过0.01ug/ml。本方法检出限为0.7ng/ml，远远低于国家标准。适用于生活饮用水中Pb元素的。
1 实验部分
仪器参数及试剂
Plasma 2000 全谱型电感耦合等离子体光谱仪（钢研纳克技术有限公司）。
参数设置：功率1250W；冷却气流量15L/min；辅助气流量：0.5L/min；载气流量0.6L/min;
氢化物发生器（PG公司）。
参数设置：转数100rpm。
工作气体为高纯氩气（纯度≥99.999%）。
盐酸，ρ≈1.18 g/ml,优级纯，北京化工厂
，优级纯。
硼氢化钾：优级纯。
铁：优级纯。
氢氧化钾：优级纯。
样品处理
取20ml样品，加入0.25ml浓盐酸，加入0.25ml浓度为40mg/ml的溶液，定容至25ml，摇匀待测。
准确称取0.6g氢氧化钾，2g铁，3g硼氢化钾于100ml烧杯中，加水溶解，而后转移至100ml容量瓶中，定容摇匀。
准确转移0.2ml盐酸至100ml容量瓶中，定容摇匀。
2 条件实验
2.1 方法目的
在实际测试过程中，水中铅元素的值在10 ng/mL, 远远低于ICP-AES的检出能力。因此使用ICP必须寻找新的方法。由于ICP的进样系统的局限，提升的样品进入等离子体的效率只有1%-2%，绝大部分的提升样品是以废液的形式排出，所以提高进样效率就成为了使用ICP-AES测定水中铅元素的解决方法。
铅能够形成气态的共价氢化物（铅烷），因此若将提升的样品中铅全部以气态形式进入等离子体，那么相当于将铅元素进行富集，将较大提高ICP-AES的检出能力。
2.2 原理分析
在酸性介质下，铅与硼氢化钾作用下，形成共价键挥发性氢化物PbH_4。
KBH_4+3H_2 O+HCL+Pb^(2+)=H_3 BO_3+KCl+PbH_4+4H^+
铅的氢化物反应只有在氧化剂或者螯合剂的存在下才能有较高的效率，可能是因为氢在铅上有很大的过电位，这种过电位阻碍了BH_4^-离子的离解，抑制了铅烷的生成。铅烷的生成可能是BH_4^-离子与Pb^(2+)离子发生“原子(基团)转移反应”的结果，原子（基团）转移是控速步骤，过度中间体[H_3 B···H···Pb]^+。因为H^+的σ共价键必须把大量负电荷放到金属原子上，铅原子上有过量的负电荷，而铅的电负性又比较低，使得H···Pb键不稳定，所以H_3 B···H不容易断裂，H···Pb键不容易形成。如果使用络合剂与铅结合，借助共轭π键移去金属上过量的负电荷，增强H···Pb键 的稳定性，或者使用氧化剂中带负电荷的原子（如氧原子）进攻H_3 B···H键，减弱H_3 B···H的稳定性，都可以促使铅烷的形成。
同时，氧化剂的存在也可能氧化铅原子，使得Pb^(2+)变为Pb^(4+)，同样有利于铅烷的生成。
2.3 分析谱线的选择
对于同一种元素， ICP-AES 可以有多条谱线进行，但是由于基体和其他元素的干扰，并不是所有的谱线都适用。进行光谱扫描后，根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况，选其灵敏度适宜，谱线周围背景低，且无其他元素明显干扰的谱线作为元素的分析线，结果选用Pb220.353作为分析谱线使用。在进行谱线选择时，需要注意背景及干扰情况，选择尽量将背景位置定在尽可能平坦的位置，注意要无小峰，同时左右背景的平均值尽可能与谱峰背景强度一致，见图1。
图1 Pb元素的谱线选择及背景扣除
2.4 样品酸度的影响
实际测试中，样品酸度对铅元素氢化物发生影响很大。李明容等做了酸度对氢化物发生-原子荧光法测定Pb的影响，结果见图2所示。Pb的氢化物发生只在特定的酸度条件下才会达到峰值。因此实验中酸度的影响必须**考虑，否则实验过程可能根本没有信号。目前还不太清楚酸度对铅氢化物发生原理的影响。
图2 酸度对Pb和Cd原子荧光强度的影响。
酸度的影响分为样品本身酸度和载流的酸度。
2.4.1 样品酸度的影响
实验过程中保持一定的条件，通过改变样品中酸度的大小，通过氢化物发生与ICP联用，测定铅强度的变化。保持铅8ng/ml，载流酸度0.2%，样品中浓度为0.4mg/ml，硼氢化钾浓度为15mg/ml, 铁20mg/ml，氢氧化钾6mg/ml，载气0.2ml不变。由表2和图3可知，酸度对氢化物发生测铅的影响很大，酸度在1%左右的时候强度达到值。
表1 样品酸度的影响
样品酸度 强度
0.1% 22
0.5% 253
1% 493
2% 37
3% 3
图3 样品酸度的影响
2.4.2 载流酸度的影响
使用载流酸度对样品酸度进行微调，实验样品中保持样品中酸度1%不变，改变载流酸度。如表与图所示。
表2 载流酸度的影响
载流酸度 强度
0 346
0.1% 361
0.2% 373
0.3% 336
0.4% 271
0.5% 222
0.6% 185
0.7% 171
0.8% 140
1% 98
2% 55
3% 47
4% 47
5% 51
6% 35
图4 载流酸度的影响
2.5 浓度的影响
的作用是作为氧化剂存在，首先它的存在可能氧化铅原子，使得铅原子从正二价变为正四价，其次氧化剂中带负电荷的原子（如氧原子）进攻H_3 B···H键，减弱H_3 B···H的稳定性，使得铅的氢化物更易形成。保持铅8ng/ml，样品酸度1%，载流酸度0.2%，样品中硼氢化钾浓度为15mg/ml, 铁20mg/ml，氢氧化钾6mg/ml，载气0.2ml不变的浓度与强度的关系表和图。有图可知，浓度在0.4mg/ml时强度达到值。
表3 载浓度的影响
图5 载浓度的影响
2.6 铁的浓度影响
铁的结构式如图所示，它的作用是借助共轭π键移去金属上过量的负电荷，增强H···Pb键的稳定性，同时铁也有一定的氧化性。
图6 铁结构式
保持铅8ng/ml，样品酸度1%，4mg/ml，载流酸度0.2%，样品中硼氢化钾浓度为15mg/ml,，氢氧化钾6mg/ml，载气0.2ml不变，铁的浓度与强度的关系表和图。有图可知，铁浓度在20mg/ml时强度达到值。
表4 铁浓度的影响
铁浓度mg/ml 强度
图7 铁浓度的影响
2.7 硼氢化钾的浓度影响
硼氢化钾是重要的还原剂，与铅反应生成铅烷。保持铅8ng/ml，样品酸度1%，4mg/ml，载流酸度0.2%，样品中铁浓度为20mg/ml,，氢氧化钾6mg/ml，载气0.2ml不变，硼氢化钾的浓度与强度关系见表与图。有图可见，在20mg/ml以上，到达平台期，选择一个相对较大的强度的浓度，即30mg/ml。
表5 硼氢化钾浓度的影响
硼氢化钾浓度mg/ml 强度
图8 硼氢化钾浓度的影响
2.8载气流量的影响
载气对铅烷有着较大的影响，若流量过大，则相当于将铅烷气体稀释，测量结果强度较低，若流量过小，铅烷不能完全进入等离子体中，测量结果强度仍然较低。因此需要保持一个较好的载气流速，以期获得强度。保持铅8ng/ml，样品酸度1%，4mg/ml，载流酸度0.2%，样品中铁浓度为20mg/ml,，氢氧化钾6mg/ml，硼氢化钾浓度为30mg/ml，载气变化与强度的关系如表与图所示。因此选择载气0.6L/min为好。
表6 载气流量的影响
载气流量(L/min) 强度
图9 载气流量的影响
2.9功率的影响
保持铅8ng/ml，样品酸度1%，4mg/ml，载流酸度0.2%，铁浓度为20mg/ml,，氢氧化钾6mg/ml，硼氢化钾浓度为30mg/ml，载气0.6L/min，功率变化对铅的影响见表与图。由图与表可知，功率越大，强度越大。但由于强度太大对仪器寿命有影响，因此强度够用即可，选择1250W。
表7 功率的影响
功率(W) 强度
图10 功率的影响
2.10小结
结合以上条件，得出实验条件见表
表8 实验条件汇总
实验条件 浓度
样品酸度 1%
载流酸度 0.2%
浓度 0.4mg/ml
铁浓度 20mg/ml
氢氧化剂浓度 6mg/ml
载气 0.6L/min
功率 1250W
3 结果讨论
3.1校准曲线
实际样品按照本文方法进行分析，标准曲线线性相关系数为0.99997，校准曲线如图1.
图11 Pb元素氢化物发生校准曲线
3.2 测定结果
饮用水溶液实际样品按照本文方法进行分析，其结果见表3.为验证方法准确性，使用ICP-MS进行方法间比对。其结果见表1
表9 实际样品分析结果（ng/mL）
样品名称 ICP-AES ICP-MS GB 5749-2006
J0 40.29 47.39 10
J1 （0.70）a 0.65 <10
J2 （0.80）a 0.75 <10
备注a：括号内为参考值，低于测定下限2.3 ng/ml。
3.3方法检出限
按样品空白连续测定11次，以3倍的标准偏差计算方法检出限，10倍的标准偏差计算方法测定下限。
表10 铅元素氢化物发生检出限（ng/mL）
元素 检出限 测定下限
Pb 0.7 2.3
3 结论
本方法采用氢化物发生-ICP-AES联用的方法测定生活饮用水中的Pb元素，检出限低，为0.7ng/ml，远低于国家标准。适用于生活饮用水中Pb元素的。

Plasma 3000ICP-OES
双向观测全谱电感耦合等离子体光谱仪
Plasma 3000可广泛适用于冶金、地质、材料、环境、食品、医药、石油、化工、生物、水质等各领域的元素分析。
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精密的光学系统
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光室气体氛围保持、多点充气技术，缩短光室充气时间，提高紫外光谱灵敏度及稳定性，开机即可测量。
光室气路独立，可充氮气或氩气。
包围式立体控温系统，**光学系统长期稳定无漂移。
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大面积背照式CCD器, 全谱段响应，高紫外**化效率，抗饱和溢出，具有良好检出限，较宽的动态范围和较快的信号处理速度。
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