X射线荧光光谱法测试催化剂中贵金属含量

催化剂作为改变反应速率的重要活性物质，在化工、环保以及新能源等领域应用广泛；

贵金属作为催化剂的活性成分往往有着优异的性能，但是其昂贵的价格对成本的控制提出较高的要求。

为了保证产品质量和进行成本控制，需要对催化剂中贵金属含量进行测试。

使用X射线荧光光谱进行催化剂中贵金属含量的检测，是一种低成本短周期的测试方法。

XRF贵金属检测的难点在两个方面：

一个是贵金属含量较低，在50-5000ppm间，光谱强度低稳定性较差；

另一方面产品的生产过程步骤较多（至少两次的涂层涂覆，传统方法涂覆量差异较大），产品的一致性较差（产品最终的元素组成差异较大），有着显著的基体效应。

使用采用超短距光学耦合技术的Perform’X 能够帮助贵金属元素激发更高的谱线强度，另外采用最新的自动涂覆工艺生产的催化剂基体稳定，使催化剂中贵金属检测有着极佳的准确度与精密度。

下文就以陶瓷催化剂为例，对使用X射线荧光光谱法测试催化剂中贵金属含量进行讨论。

陶瓷催化剂中贵金属的检测主要包括三部分：样品前处理、试样制备和试样分析。

其中，

①样品前处理采用机械粉碎的方法，需满足取样的均一性；

②试样制备采用塑料环压片，表面光洁无尘；

③试样分析采用XRF，测定其中Pd和Rh。

试样制备过程中应防止样品交叉污染，首先测量体积，称重，然后切割粉碎、研磨成粒径小于0.075mm的粉末，放入干燥器中待用。从干燥器样品取出样品，将样品称重5g后使用塑料环压片，吹扫表面粉尘，准备测试。

选用10个重量相近陶瓷载体（与试样载体规格一致，重量相差在正负5g内），分别按照一定比例涂覆自制涂层（采用优级纯化学试剂配置，含Al、Zr、Ce、La、Ba、Pr、Ni），获得一系列标准样品。样品中，各元素成梯度递减或递增。最后浸渍一定含量的贵金属Pd和Rh，获得一系列标准样品。样品中，Pd/Rh含量成梯度递增。

以Pd为例：

MDL=3/(1.414*Q)*SQRT(Bg/t)=3.23ppm。

结果为方法检出限，定量限为3*MDL=9.69ppm,小于我们实际的测试范围；依次计算，元素定量限均满足测试范围。

选取低浓度的样品B1，连续测试11次，测试结果如下。

最后得到的RSD值符合预期，达到目标1%的要求。

表4  长期稳定性数据一览表

最后得到的RSD值符合预期，达到目标1%的要求。

由于在催化剂质量控制中，更加重视测试结果的相对偏差，因此用RSD（相对标准偏差）来衡量测试方法的稳定性。

图1  催化剂中Pd含量XRF与ICP测试结果对比

图2  催化剂Rh含量XRF与ICP测试结果对比

目前催化剂中贵金属测试的主流方法为ICP法，上图列出的是两种方法测试结果对比，误差均能控制3%内，XRF测试准确度可与ICP测试准确度媲美；同时由于XRF在方法稳定性和测试周期方面显著优于ICP法，因此更加适用于产品的质量监控和成本控制。

当能够购买或者制备基体匹配的标准样品，制样能够满足测试需求（粒度和取样代表性），X射线荧光光谱法可测试催化剂中准确的贵金属含量。 

XRF测试可以广泛的应用于各种石化、环保以及新能源等催化剂产品中贵金属的检测，有着良好的测试精密度和准确度，可以在很短周期内完成测试。