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  《光谱学与光谱分析》是由中国科协主管,中国光学学会主办,钢铁研究总院、中国科学院物理研究所、北京大学、清华大学共同承办的专业学术期刊。国内外公 ...

催化前驱体亚硝酰硝酸钌中杂质元素的质谱分析

作者: 符靓 [1] 赵风轩 [2] 王海燕 [3] 王焕哲 [2] 陈涛 [2] 徐建华 [4] 李兵 [4] 谢华林

关键词: 亚硝酰基硝酸钌 电感耦合等离子体串联质谱 杂质元素 质谱干扰 质量转移

摘要:钌催化前驱体是影响负载型钌催化剂催化性能最重要因素.前驱体中的部分杂质会对催化性能产生抑制作用,尤其是S,P,Cl,As等杂质元素含量过高会降低催化剂的活性,严重时会造成催化剂中毒;因此,必须严格控制催化前驱体中杂质元素的含量.建立了快速准确测定催化前驱体亚硝酰硝酸钌(Ru(NO)(NO3)3)中杂质元素的分析方法.Ru (NO)(NO3)3经稀硝酸溶解后采用电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)直接测定其中的8个杂质元素(P,S,Ti,V,Cr,Mn,Fe,As).为防止Ru(NO) (NO3)a溶液水解形成Ru (NO)(NO3) x(OH)3x,采用稀硝酸介质有效维持了样品溶液的稳定性.在MS/MS模式下,通过一级四极杆质量过滤器(Q1)控制进入碰撞/反应池(CRC)的离子,仅允许与待测元素具有相同质荷比(m/z)的离子进入CRC,从而将来自样品基质和等离子气Ar所形成的干扰离子阻止在CRC外,消除了大量质谱干扰.通过向CRC内通入O2为反应气,目标离子P+,S+,Ti+,V+,As+与O2的反应为放热过程(31p++O2→31P16O+ +O,AHr=-3.17 eV;32S+ +O2→32S16O++O,△Hr=-0.34 eV;48Ti+ +O2→48 Ti 16O++O,△Hr=-1.63 eV;51V+ +O2→51V 16O++O,△Hr=-0.85 eV;75As++O2→75 As 16O+ +O,△Hr=-0.63 eV),能自发反应生成氧化物离子;目标离子Cr+,Mn+与O2的反应为吸热过程(52 Cr++ O2→52Cr 16O+ +O,△Hr=+1.38 eV;55Mn+ +O2→55 Mn 16O++O,△Hr=+2.15 eV).为促进Cr+,Mn+与O2发生反应,通过调整CRC的工作参数,设置八极杆偏置电压为较大的负电压,使Cr+和Mn+在与O2反应前被加速,提高Cr+和Mn+的动能,促进了反应的发生,通过吸热反应生成氧化物离子;而P+,S+,Ti+,V+,Cr+,Mn+,As+干扰离子在CRC内不能与O2发生反应,仍然保持原始的m/z.通过二级四极杆质量过滤器(Q2)将这些干扰离子阻止在外,仅允许所形成的氧化物离子进入检测器,几乎完全消除了元素P,S,Ti,V,Cr,Mn,As的所有质谱干扰.NH3因含一对孤对电子而具有高反应活性,能与很多金属离子反应形成团簇离子.通过向CRC内通入NH3/He为反应气,目标离子Fe+与NH3发生质量转移反应,在所形成多个团簇离子中,Fe(NH3)2+的丰度最高且无干扰,通过NH3质量转移法消除干扰.结果显示,8个元素在0~500 μg·L-1范围内具有良好的线性关系,线性相关系数≥0.999 8.方法的检出限为0.29~485 ng·L-1,按所建立的方法分析了实际样品中8个杂质元素的含量,各元素的加标回收率为93.2%~107.5%,相对标准偏差(RSD)≤3.9%.方法具有样品处理简单、分析速度快和精密度高的特点,适合催化前驱体亚硝酰硝酸钌中多个杂质元素的准确测定,为制备负载型钌催化剂提供了质量保障.


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