一种用电感耦合等离子发射光谱测定核壳式金-磁性纳米复合催化剂中金元素含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用电感耦合等离子发射光谱测定核壳式金-磁性纳米复合催化 剂中金元素含量的方法，属于核壳式金-磁性纳米复合催化剂中金元素检测技术领域。
【背景技术】
[0002] 将具有优异磁性能的磁性纳米粒子与催化性能相结合制备的磁性纳米复合催化 剂，因其具有比表面积大、暴露表面的配位不饱和的活性位点多，及在外加磁场作用下实现 简单分离等特点，使磁性纳米复合催化剂具有高催化活性和易分离回收等优势。用金纳米 颗粒包覆磁性纳米复合颗粒，可以保护磁性纳米颗粒免受外界环境的干扰，防止其氧化或 团聚，同时还能提供一个特殊活性表面，将催化位点接枝在磁性纳米复合颗粒上，形成核壳 式金-磁性纳米复合催化剂，其作为多相亲核催化剂，具有很好的催化活性和可回收性，而 金纳米颗粒作为此类催化剂的催化活性位点，对其含量的测定，直接影响催化剂的活性及 其转化率（T0F)的计算。因此，准确测定核壳式金-磁性纳米复合催化剂中金元素的含量， 就显得尤为重要。目前对于核壳式金-磁性纳米复合催化剂中金元素含量的测定还未见报 道。
[0003] 电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-0ES)因其检测限低、精度高、浓度的测定线性 动态范围宽、化学干扰少等优点，在微量、衡量元素测定方面成为其它分析技术无法比拟的 一种分析手段。本方法提出了用湿法酸溶处理样品，电感耦合等离子发射光谱法测定核壳 式金-磁性纳米复合催化剂中金元素含量的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种简便、快速、准确、可靠的采用电感耦合等离子体发射光 谱仪（ICP-0ES)测定核壳式金-磁性纳米复合催化剂中金元素含量(浓度范围为6.0~300 mg/g)的方法。
[0005] 核壳式金-磁性纳米复合催化剂的制备方法：通过溶胶凝胶法在黑色Fe304纳米 颗粒表面包裹一薄层Si02，得到Fe304@Si02m米颗粒，将其溶于氨水后加入原硅酸四乙酯 (TE0S)，室温搅拌10小时，再加入氨丙基三乙氧基硅烷（APTES)甲苯溶液，回流10小时，得 至ljFe304@Si02-NH2^Fe304郎102-順2与酒红色的金纳米颗粒（四氯金酸氢（HAuCl4 ·4Η20)水 溶液与柠檬酸三钠（C6H5Na307 ·2Η20)反应得到)混合，超声分散后室温搅拌4小时，得Fe304@ Si02-Au磁性纳米复合材料；将Fe304@Si02-Au分散到溴化十六烷基三甲铵（CTAB)氨水溶液 中，加入TE0S，室温搅拌8小时，得到Fe304@Si02-Au@mSi02核壳式金-磁性纳米复合催化剂。
[0006] -种用电感耦合等离子发射光谱测定核壳式金-磁性纳米复合催化剂中金元素 含量的方法，其特征在于包括以下步骤： 1)将10. 0~50. 0mg(精确至0. 1mg)烘干的核壳式金-磁性纳米复合催化剂固体粉 末样品倒入聚四氟乙烯烧杯中，加入1~2mL-级去离子水润湿样品，然后加入新配制的 5~15mL王水、3~8mL氢氟酸、2~6mL高氯酸，加盖于120~180°C加热分解直至固体溶解完 全，得透明清亮无机液体后，开盖，慢慢升温至140~190°C，冒尽高氯酸白烟，加热蒸发至剩 余3mL，冷却，用6%的稀硝酸溶液冲洗杯壁4~5次，再用热水洗3~4次，将溶液转移至25或 50mL容量瓶中，冷却至室温，用3%的稀硝酸溶液稀释至刻度，混匀即得核壳式金-磁性纳 米复合催化剂样品溶液；空白溶液按同样方法制备； 2) 标准溶液的配制：分别取50mg/L金元素标准溶液0、1. 0、5. 0、10.OmL于50mL容 量瓶中，加入1~2mL浓硝酸，用一级去离子水稀释至刻度，依次得空白溶液及浓度为1.0、 5. 0、10. 0mg/L的标准系列，混匀； 3) 绘制标准溶液工作曲线：采用电感耦合等离子发射光谱仪分别测定上述的空白溶 液、标样溶液，绘制出金元素标准溶液工作曲线； 4) 样品测试：采用电感耦合等离子发射光谱仪测定步骤1)所述的核壳式金-磁性纳 米复合催化剂样品溶液，按步骤3)测得金元素标准溶液工作曲线计算出核壳式金-磁性纳 米复合催化剂中金元素的含量。
[0007] 所述步骤1)配制王水所需的硝酸浓度为68~70%，盐酸浓度为36~38% ;氢氟酸浓度 为48~50%，高氯酸浓度为70%，一级去离子水电阻率为18. 25ΜΩ·cm (25°C)。
[0008] 所述步骤4)中核壳式金-磁性纳米复合催化剂中金元素的浓度范围为6. 0~300 mg/g〇
[0009] 所述电感耦合等离子发射光谱仪的工作参数为：金元素的分析线：211. 068nm、 242. 794nm、267. 594nm;发射功率：1. 25kW;观察高度：12mm;雾化气流量：0. 50L/min; 等离子气流量：15.0 171^11;辅助气流量：1.50 171^11;蠕动栗速率：15印111;进样延时：30 So
[0010] 纳米金催化剂中金元素含量按下式计算： C=(Ci-CO)XV/M； 式中：C催化剂中金元素的含量（mg/g) ;Ci该元素在试液中的含量(mg/L);C0---该元素在空白液中的含量(mg/L);V---试液的体积（L);M称取催化剂样品的质量 (g)〇
[0011] 本方法的技术验证：用电感耦合等离子发射光谱仪分别进行了本方法的元素检出 限、加标回收、重复性、内标法、连续稀释实验，验证了本方法具有较高的准确度和精密度。
【具体实施方式】
[0012] 1实验材料 1. 1主要仪器及设备 电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-0ES):美国Agilent公司，725-ES型，（XD检测器 覆盖从167-785nm整个波长范围； 实验室超纯水器：Molecular公司，原子型1810D，一级去离子水电阻率（25°C)为18. 25Μ Ω · cm； 电子天平：MettlerToledo公司，XP6型，称量范围为0. 001mg~6. 0g; 防腐电热板：滨海正红塑料仪器厂，DBF-1型，温度范围为0-200°C。
[0013] 1.2主要试剂 硝酸：ACS级试剂，68-70%，密度为1. 41g/mL，ACROS公司； 盐酸：分析纯试剂，36-38%，密度为1. 26g/mL，西陇化工公司； 氢氟酸：ACS级试剂，48-50%，密度为1. 15g/mL，百灵威公司； 高氯酸：ACS级试剂，70%，密度为1. 66g/mL，百灵威公司； 一级去离子水：通过Molecular实验室超纯水器自制，电阻率（25 °C)为18. 25ΜΩ·cm; 标准储备液：金元素标准溶液1000mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心；将 金标准储备液稀释至50mg/L备用，测定时逐级稀释成0. 5、1. 0、2. 0、5. 0、10. 0mg/L的标 准系列。
[0014] 1.3ICP-0ES的仪器工作参数 金元素的分析线：211. 068nm、242. 794nm、267. 594nm; 发射功率：〇. 9~1. 5kW; 观察高度：5~15mm; 雾化气流量：〇. 4~1. 4L/min; 等离子气流量：10. 0~20. 0L/min; 辅助气流量：〇· 75~2· 25L/min; 懦动栗速率：15rpm; 进样延时：30s; 2实验步骤 2. 1样品前处理 准确称取烘干的核壳式金-磁性纳米复合催化剂固体粉末样品31. 0mg(精确至0. 1mg)于50mL聚四氟乙稀烧杯中，加入l~2mL-级去离子水润湿样品，缓慢加入新配制8mL王 水、4mL氢氟酸、3mL高氯酸，加盖置于电热控温板上，于150°C加热分解1. 5h，直至固体溶 解完全，得透明清亮无机液体后，开盖，慢慢升温至170°C，冒尽高氯酸白烟，加热蒸发至近 干，取下聚四氟乙烯烧杯，冷却，用6%稀硝酸溶液冲洗杯壁4~5次，再用热水洗3~4次，将溶 液移至25mL容量瓶中，冷却至室温，用3%稀硝酸溶液稀释至刻度，混匀，待测。样品空白 按同样方法制备。
[0015] 2.2标准溶液的制备 金元素标准储备液为国家标准试剂，浓度为1000mg/L，将金元素标准储备液用2%硝 酸稀释至50mg/L备用。测定时逐级稀释成0.5、1. 0、2. 0、5. 0、10. 0mg/L的标准系列。
[0016] 2. 3仪器工作条件优化 2. 3. 1仪器功率的选择 采用浓度为5. 0mg/L的金标准溶液，在0. 9~1. 5kW进行功率选择。测定的信号背景 比值表明，提高功率，信号值增加，但背景值也增加。最终优化为1.25kW的功率。
[0017] 2. 3. 2雾化气流量的选择 采用浓度为5