一、前言
在化學(xué)反應(yīng)里能改變反應(yīng)物化學(xué)反應(yīng)速率(提高或降低)而不改變化學(xué)平衡,且本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有發(fā)生改變的物質(zhì)叫催化劑(固體催化劑也叫觸媒)。據(jù)統(tǒng)計,約有90%以上的工業(yè)過程中使用催化劑,如化工、石化、生化、環(huán)保等。催化劑種類繁多,按狀態(tài)可分為液體催化劑和固體催化劑;按反應(yīng)體系的相態(tài)分為均相催化劑和多相催化劑,均相催化劑有酸、堿、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑。催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有極其重要的地位,選擇不同的的催化劑樣品,采用微波消解對其進(jìn)行前處理,探索最適合的消解參數(shù),該方法還有回收率高、空白低等特點(diǎn),有利于后續(xù)對多種無機(jī)元素的快速準(zhǔn)確測定。
二、儀器與試劑
2.1、儀器
新儀TANK微波消解儀,趕酸器,分析天平(十萬分之一)等
2.2、試劑
硫酸(98%),磷酸(85%),硝酸(68%),鹽酸(37%),氫氟酸(40%),氟硼酸(40%)
三、實驗方法
3.1、硅鋁催化劑
硅鋁催化劑是一種以硅和鋁的氧化物為主要成分的催化劑,通常用于石油化工、精細(xì)化工和環(huán)保領(lǐng)域。它具有高比表面積、良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度,能夠提供酸性催化環(huán)境,促進(jìn)多種化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。
稱取樣品約0.2g(精確至 0.1mg)于消解罐底部,加入6mL硝酸和2mL氟硼酸,靜置10min左右,組裝消解罐,按照如下設(shè)置參數(shù)進(jìn)行實驗:
階段
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溫度/℃
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保溫時間/min
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1
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150
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2
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2
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180
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2
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3
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200
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20
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實驗結(jié)束后,待冷卻至 60℃以下,將消解罐轉(zhuǎn)移至通風(fēng)櫥中,緩慢打開罐蓋,150℃趕酸至剩余液體約0.5mL,加水稀釋,消解液澄清透明,樣品可完全消解。
3.2、鉑金催化劑
鉑金催化劑是一種含有鉑元素的材料,能夠加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,而自身在反應(yīng)前后不發(fā)生永久性化學(xué)變化。鉑金因其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),如高催化活性、良好的耐久性和抗中毒性,被廣泛應(yīng)用于多種工業(yè)和化學(xué)反應(yīng)中。
精確稱取樣品約0.1g(精確至 0.1mg)于消解罐底部,加入2mL硝酸、6mL鹽酸和2mL氫氟酸,靜置10min 左右,組裝消解罐,按照如下設(shè)置參數(shù)進(jìn)行實驗:
階段
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溫度/℃
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保溫時間/min
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1
|
150
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2
|
2
|
180
|
2
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3
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210
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60
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實驗結(jié)束后,待冷卻至 60℃以下,將消解罐轉(zhuǎn)移至通風(fēng)櫥中,緩慢打開罐蓋,趕酸稀釋后,溶液澄清透明,樣品可完全溶解。
3.3、氧化鋁催化劑
氧化鋁催化劑是一種以氧化鋁為主要成分的催化劑。氧化鋁具有高比表面積、良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度,能夠提供酸性催化環(huán)境,廣泛應(yīng)用于石油化工、精細(xì)化工和環(huán)保領(lǐng)域。
稱取樣品約0.1g(精確至 0.1mg)于消解罐底部,加入2mL硫酸、2mL磷酸、4mL硝酸和2mL氟硼酸,靜置15min 左右,組裝消解罐,按照如下設(shè)置參數(shù)進(jìn)行實驗:
階段
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溫度/℃
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保溫時間/min
|
|
1
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150
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2
|
2
|
180
|
2
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3
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200
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2
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4
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220
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40
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實驗結(jié)束后,待冷卻至 60℃以下,將消解罐轉(zhuǎn)移至通風(fēng)櫥中,緩慢打開罐蓋,趕酸稀釋后,溶液澄清透明,樣品可完全溶解。
四、結(jié)果與討論
實驗選擇三類催化劑樣品均可完全溶解,具體實驗參數(shù)如下:
樣品名稱
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取樣量/g
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試劑
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最高溫度/℃
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保溫時間/min
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硅鋁催化劑
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0.2
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硝酸、氟硼酸
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200
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20
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鉑金催化劑
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0.1
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硝酸、鹽酸、氫氟酸
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210
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60
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氧化鋁催化劑
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0.1
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硫酸、磷酸、硝酸、氟硼酸
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220
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40
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五、注意事項
1、硫酸沸點(diǎn)較高,無法通過趕酸去除。
2、王水有很強(qiáng)的揮發(fā)性與腐蝕性,實驗人員應(yīng)做好防護(hù)。
3、加入氫氟酸和氟硼酸的實驗,必須進(jìn)行趕酸處理,防止腐蝕玻璃器皿和對實驗結(jié)果造成影響。