一种铁的测定方法转让专利
申请号 : CN201210036764.7
文献号 : CN102590202B
文献日 : 2014-06-04
发明人 : 姚瑞环 , 王淑霞 , 宋洁 , 申津婧
申请人 : 天津市捷威动力工业有限公司
摘要 :
本发明公开了一种铁的测定方法，包括以下步骤：配制多个不同浓度的Fe3+标准溶液；分别向所述多个Fe3+标准溶液中加入第一硝酸溶液和第一硫氰化钾溶液进行显色反应；取磷酸铁锂样品制备待测品溶液；向所述待测品溶液中加入第二硝酸溶液和第二硫氰化钾溶液进行显色反应；将所述显色反应后的待测品溶液与所述多个显色反应后的Fe3+标准溶液进行比色，根据比色结果得到待测品溶液中的铁含量。与现有技术的定量测试方法相比，本发明利用半定量的比色法测定待测品溶液中的铁含量，该方法测定结果准确可靠，操作简单，应用广泛，成本较低。
权利要求 :
1.一种铁的测定方法，包括以下步骤：
3+
配制多个不同浓度的Fe 标准溶液；
3+
分别向所述多个Fe 标准溶液中加入第一硝酸溶液和第一硫氰化钾溶液进行显色反应；
将磷酸铁锂样品在110～130℃下烘烤3～5h，将烘烤后的磷酸铁锂样品与电解液按重量体积比为（0.9～1.1）g：（0.9～1.1）ml混合，密封保存40～60h后过滤，制备待测品溶液；
向所述待测品溶液中加入第二硝酸溶液和第二硫氰化钾溶液进行显色反应；
3+
将所述显色反应后的待测品溶液与所述多个显色反应后的Fe 标准溶液进行比色，根据比色结果得到待测品溶液中的铁含量。
2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述密封保存的温度为50～70℃。
3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述磷酸铁锂样品与电解液的重量体积比为1g：1ml。
4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述密封保存时间为48h。
3+
5.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述多个不同浓度的Fe 标准溶液
3+
的Fe 浓度分别为2ppm、4ppm、8ppm和10ppm。
6.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述第一硫氰化钾溶液和第二硫氰化钾溶液的质量体积浓度均为0.25g/ml。
7.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述第一硝酸溶液与第一硫氰化钾溶液的体积比为1：4。
8.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述第二硝酸溶液与第二硫氰化钾溶液的体积比为1：4。
说明书 :
一种铁的测定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及检测技术领域，更具体地说，涉及一种铁的测定方法。
背景技术
[0002] 近年来，随着资源的日益枯竭和全球气候变暖等问题的突显，绿色低碳的生活方式受到了倡导。其中，发展电动车及混合电动车来部分代替消耗化石燃料的内燃机汽车是解决能源危机及环境恶化的主要方法之一。驱动电源是影响电动车推广使用的关键部件，如今广泛使用的驱动电源包括铅酸电池，镍氢/镍镉、锂离子电池等。在各种驱动电源中，锂离子电池由于具有能量密度高，循环性好，自放电率低、使用寿命长和环境负担小等优点，得到了广泛的研究。
[0003] 锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，锂离子电池正极材料包括聚阴离子材料和含锂的金属氧化物，其中，含锂的金属氧化物由于具有原料来源丰富、价廉、无毒、环境友好、理论容量高、热稳定性和循环性能好等特点，近年来得到了广泛的应用。磷酸铁锂是一种重要的含锂的金属氧化物，具有放电容量大、价格低廉、无毒性、不造成环境污染等特点，是当今电池领域的研究热点。
[0004] 磷酸铁锂在高温时存在铁离子溶出的现象，铁溶出过高会导致电池的自放电加重，从而影响电池的寿命，因此需要对磷酸铁锂的铁溶出量进行正确评价。现有技术主要采用分光光度法对铁进行测定，即通过AAS或ICP-AES测定电解液中所含铁含量，过滤后的电解液用铂坩埚将有机物质蒸发并用酸溶解后进行测试，得到磷酸铁锂的铁溶出量。但是，现有技术采用的分光光度法存在仪器及耗材昂贵、测试过程繁琐等缺点，成本较高。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种铁的测定方法，该方法操作简单，测定结果比较准确。
[0006] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种铁的测定方法，包括以下步骤：
[0007] 配制多个不同浓度的Fe3+标准溶液；
[0008] 分别向所述多个Fe3+标准溶液中加入第一硝酸溶液和第一硫氰化钾溶液进行显色反应；
[0009] 取磷酸铁锂样品制备待测品溶液；
[0010] 向所述待测品溶液中加入第二硝酸溶液和第二硫氰化钾溶液进行显色反应；
[0011] 将所述显色反应后的待测品溶液与所述多个显色反应后的Fe3+标准溶液进行比色，根据比色结果得到待测品溶液中的铁含量。
[0012] 优选的，还包括磷酸铁锂样品的预处理步骤：
[0013] 将磷酸铁锂样品在110～130℃下烘烤3～5h。
[0014] 优选的，所述取磷酸铁锂样品制备待测品溶液的步骤具体为：
[0015] 将磷酸铁锂样品与电解液按重量体积比为(0.9～1.1)g∶(0.9～1.1)ml混合，密封保存40～60h后过滤。
[0016] 优选的，所述密封保存的温度为50～70℃。
[0017] 优选的，所述磷酸铁锂样品与电解液的重量体积比为1g∶1ml。
[0018] 优选的，所述密封保存时间为48h。
[0019] 优选的，所述多个不同浓度的Fe3+标准溶液的Fe3+浓度分别为2ppm、4ppm、8ppm和10ppm。
[0020] 优选的，所述第一硫氰化钾溶液和第二硫氰化钾溶液的质量体积浓度分别为25％g/ml。
[0021] 优选的，所述第一硝酸溶液与第一硫氰化钾溶液的体积比为1∶4。
[0022] 优选的，所述第二硝酸溶液与第二硫氰化钾溶液的体积比为1∶4。
[0023] 本发明提供一种铁的测定方法，包括以下步骤：配制多个不同浓度的Fe3+标准溶3+
液；分别向所述多个Fe 标准溶液中加入第一硝酸溶液和第一硫氰化钾溶液进行显色反应；取磷酸铁锂样品制备待测品溶液；向所述待测品溶液中加入第二硝酸溶液和第二硫氰
3+
化钾溶液进行显色反应；将所述显色反应后的待测品溶液与所述多个显色反应后的Fe 标准溶液进行比色，根据比色结果得到待测品溶液中的铁含量。与现有技术的定量测试方法相比，本发明利用半定量的比色法测定待测品溶液中的铁含量，该方法测定结果准确可靠，操作简单，应用广泛，成本较低。
液；分别向所述多个Fe 标准溶液中加入第一硝酸溶液和第一硫氰化钾溶液进行显色反应；取磷酸铁锂样品制备待测品溶液；向所述待测品溶液中加入第二硝酸溶液和第二硫氰
3+
化钾溶液进行显色反应；将所述显色反应后的待测品溶液与所述多个显色反应后的Fe 标准溶液进行比色，根据比色结果得到待测品溶液中的铁含量。与现有技术的定量测试方法相比，本发明利用半定量的比色法测定待测品溶液中的铁含量，该方法测定结果准确可靠，操作简单，应用广泛，成本较低。
具体实施方式
[0024] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025] 本发明公开了一种铁的测定方法，包括以下步骤：
[0026] 配制多个不同浓度的Fe3+标准溶液；
[0027] 分别向所述多个Fe3+标准溶液中加入第一硝酸溶液和第一硫氰化钾溶液进行显色反应；
[0028] 取磷酸铁锂样品制备待测品溶液；
[0029] 向所述待测品溶液中加入第二硝酸溶液和第二硫氰化钾溶液进行显色反应；
[0030] 将所述显色反应后的待测品溶液与所述多个显色反应后的Fe3+标准溶液进行比色，根据比色结果得到待测品溶液中的铁含量。
[0031] 按照本发明，所述多个不同浓度的Fe3+标准溶液的Fe3+浓度分别为2ppm、4ppm、8ppm和10ppm，还可以为1ppm、2ppm、3ppm、5ppm、7ppm、9ppm、14ppm和16ppm。所述标准溶
3+
液的Fe 浓度可以按照本领域技术人员熟知的磷酸铁锂材料的铁的溶出量进行配制，对于
3+ 3+
Fe 浓度的具体数值没有特别要求。另外，所述Fe 标准溶液可以按照本领域技术人员熟
3+ 3+
知的方法配制，对此本发明并无特别要求。得到Fe 标准溶液后，分别向所述多个Fe 标准溶液中加入第一硝酸溶液和第一硫氰化钾溶液进行显色反应，该显色反应的步骤优选为：
3+
分别移取1000ppm的Fe 标准浓溶液0.2mL、0.4mL、0.8mL、1.0mL，还可以分别移取0.1mL、
0.2mL、0.3mL、0.5mL、0.7mL、0.9mL、1.4mL和1.6mL于100mL容量瓶中，用电解液定容至刻度
3+ 3+
线并摇匀，得到多个不同浓度的Fe 标准溶液；然后分别移取多个不同浓度的Fe 标准溶液入比色管中，加入1mL第一硝酸溶液和4mL和第一硫氰化钾溶液，混匀后静置。由于硫氰
3+
化钾与Fe 反应可以生成红色絮状络合物，因此，本发明以硫氰化钾为显色剂。所述第一硫氰化钾溶液的质量体积浓度优选为23～28％g/ml，更优选为25％g/ml。所述第一硫氰化钾溶液优选按照如下方法制备：称取25g硫氰化钾，加纯水溶解，定容100mL，得到第一硫氰化钾溶液。本发明采用的制备第一硫氰化钾溶的硫氰化钾优选为市购的产品，更优选为硫氰化钾(分析纯)。同时，本发明采用的第一硝酸溶液优选为浓硝酸(分析纯)，对其生产厂家并无特别要求。
3+
液的Fe 浓度可以按照本领域技术人员熟知的磷酸铁锂材料的铁的溶出量进行配制，对于
3+ 3+
Fe 浓度的具体数值没有特别要求。另外，所述Fe 标准溶液可以按照本领域技术人员熟
3+ 3+
知的方法配制，对此本发明并无特别要求。得到Fe 标准溶液后，分别向所述多个Fe 标准溶液中加入第一硝酸溶液和第一硫氰化钾溶液进行显色反应，该显色反应的步骤优选为：
3+
分别移取1000ppm的Fe 标准浓溶液0.2mL、0.4mL、0.8mL、1.0mL，还可以分别移取0.1mL、
0.2mL、0.3mL、0.5mL、0.7mL、0.9mL、1.4mL和1.6mL于100mL容量瓶中，用电解液定容至刻度
3+ 3+
线并摇匀，得到多个不同浓度的Fe 标准溶液；然后分别移取多个不同浓度的Fe 标准溶液入比色管中，加入1mL第一硝酸溶液和4mL和第一硫氰化钾溶液，混匀后静置。由于硫氰
3+
化钾与Fe 反应可以生成红色絮状络合物，因此，本发明以硫氰化钾为显色剂。所述第一硫氰化钾溶液的质量体积浓度优选为23～28％g/ml，更优选为25％g/ml。所述第一硫氰化钾溶液优选按照如下方法制备：称取25g硫氰化钾，加纯水溶解，定容100mL，得到第一硫氰化钾溶液。本发明采用的制备第一硫氰化钾溶的硫氰化钾优选为市购的产品，更优选为硫氰化钾(分析纯)。同时，本发明采用的第一硝酸溶液优选为浓硝酸(分析纯)，对其生产厂家并无特别要求。
[0032] 另一方面，本发明还包括制备待测品溶液的步骤。在利用磷酸铁锂样品制备待测品溶液之前，优选对其进行预处理，具体为：将磷酸铁锂样品在110～130℃下烘烤3～5h，所述烘烤温度优选为120～130℃，更优选为120℃，所述烘烤时间优选为4～5小时，更优3+
选为4小时。通过对所述磷酸铁锂样品的预处理，有利于制备的待测品溶液中的Fe 含量更接近于实际锂离子电池中磷酸铁锂的铁的溶出量。
选为4小时。通过对所述磷酸铁锂样品的预处理，有利于制备的待测品溶液中的Fe 含量更接近于实际锂离子电池中磷酸铁锂的铁的溶出量。
[0033] 按照本发明，所述取磷酸铁锂样品制备待测品溶液的步骤具体为：将磷酸铁锂样品与电解液按重量体积比为(0.9～1.1)g∶(0.9～1.1)ml混合，密封保存40～60h后过滤。所述磷酸铁锂样品与电解液按重量体积比优选为(0.9～1.0)g∶(0.9～1.0)ml，更优选为1g∶1ml；所述密封保存时间优选为45～50h，更优选为48h。上述制备待测品溶液的步骤优选包括常温测定与高温测定，其中，常温测定的温度优选为15～30℃，更优选为20～25℃；所述高温测定的温度优选为50～70℃，更优选为55～65℃，更优选为60℃。
另外，本发明对于所述过滤方法并无特别要求，优选采用定性双层滤纸过滤。本发明对于所述制备待测品溶液的容器并无特别要求，优选为聚乙烯瓶，更有选为具有内衬的聚乙烯瓶，所述聚乙烯瓶的规格优选为100ml。
另外，本发明对于所述过滤方法并无特别要求，优选采用定性双层滤纸过滤。本发明对于所述制备待测品溶液的容器并无特别要求，优选为聚乙烯瓶，更有选为具有内衬的聚乙烯瓶，所述聚乙烯瓶的规格优选为100ml。
[0034] 制备得到待测品溶液后，向所述待测品溶液中加入第二硝酸溶液和第二硫氰化钾3+
溶液进行显色反应。由于硫氰化钾与Fe 反应可以生成红色絮状络合物，因此，本发明以硫氰化钾为显色剂。所述第二硫氰化钾溶液的质量体积浓度优选为23～28％g/ml，更优选为25％g/ml。所述第二硫氰化钾溶液优选按照如下方法制备：称取25g硫氰化钾，加纯水溶解，定容100mL，得到第二硫氰化钾溶液。另外，本发明以硝酸溶液作为氧化剂，所述第二硝酸溶液优选为浓硝酸(分析纯)，所述浓硝酸的浓度优选为市购的浓硝酸。上述显色反应优选在比色管中进行，本发明对于所述比色管的规格等并无特别要求，优选为10mL比色管。
溶液进行显色反应。由于硫氰化钾与Fe 反应可以生成红色絮状络合物，因此，本发明以硫氰化钾为显色剂。所述第二硫氰化钾溶液的质量体积浓度优选为23～28％g/ml，更优选为25％g/ml。所述第二硫氰化钾溶液优选按照如下方法制备：称取25g硫氰化钾，加纯水溶解，定容100mL，得到第二硫氰化钾溶液。另外，本发明以硝酸溶液作为氧化剂，所述第二硝酸溶液优选为浓硝酸(分析纯)，所述浓硝酸的浓度优选为市购的浓硝酸。上述显色反应优选在比色管中进行，本发明对于所述比色管的规格等并无特别要求，优选为10mL比色管。
[0035] 在Fe3+标准溶液和待测品溶液分别进行显色反应后，将所述显色反应后的待测品3+
溶液与所述多个显色反应后的Fe 标准溶液进行比色，根据比色结果测定待测品溶液中的铁含量。具体为，观察显色反应后的待测品溶液的上层红色溶液与显色反应后的标准溶液
3+ 3+ 3+
的颜色深浅，比较所得溶液与哪两组Fe 标准溶液相近，证明所含Fe 处于此两组Fe 标准溶液浓度范围内。
溶液与所述多个显色反应后的Fe 标准溶液进行比色，根据比色结果测定待测品溶液中的铁含量。具体为，观察显色反应后的待测品溶液的上层红色溶液与显色反应后的标准溶液
3+ 3+ 3+
的颜色深浅，比较所得溶液与哪两组Fe 标准溶液相近，证明所含Fe 处于此两组Fe 标准溶液浓度范围内。
[0036] 综上所述，本发明利用半定量的比色法测定待测品溶液中的铁含量，该方法测定结果准确可靠，操作简单，应用广泛，成本较低，从而无需采用现有技术采用分光光度法常用的仪器及耗材，节约了成本。
[0037] 为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0038] 本发明实施例和比较例采用的化学试剂均为市购。
[0039] 实施例1
[0040] 仪器及药品：10mL比色管、100mL聚乙烯瓶(带内衬)、硫氰化钾(分析纯)、硝酸3+
(分析纯)、1000ppm的Fe 铁标准溶液(优级纯)
(分析纯)、1000ppm的Fe 铁标准溶液(优级纯)
[0041] 测定步骤：
[0042] 硫氰化钾溶液的配置：称取25g硫氰化钾，加纯水溶解，定容100mL，得到质量体积浓度为25％g/ml的硫氰化钾溶液。
[0043] 样品的预处理：取磷酸铁锂进行在120℃的高温下烘烤4h。
[0044] 常温测试铁溶出：称取磷酸铁锂材料5.0000g，移取电解液50mL加入，摇匀后将其密封保存2天，用定性双层滤纸对其进行过滤，滤液置于塑料烧杯并标号，得到第一待测品溶液。
[0045] 高温测试铁溶出：称取磷酸铁锂材料5.0000g，移取电解液50mL加入，摇匀后将其密封并置于60℃烘箱中保存2天，用定量双层滤纸对其进行过滤，滤液置于1塑料烧杯并标号，得到第二待测品溶液。
[0046] 配置不同浓度的Fe3+标准溶液：分别移取1000ppm的Fe3+标准溶液0.2mL、0.4mL、0.8mL和1.0mL于容量瓶中，用电解液定容至刻度线并摇匀，得到浓度分别为2ppm，4ppm，
3+
8ppm，10ppm的Fe 标准溶液；再分别移取不同浓度标液入比色管中，加入1mL硝酸，4mL
25％g/ml的硫氰化钾溶液进行显色反应，混匀后静置。
3+
8ppm，10ppm的Fe 标准溶液；再分别移取不同浓度标液入比色管中，加入1mL硝酸，4mL
25％g/ml的硫氰化钾溶液进行显色反应，混匀后静置。
[0047] 比色：用移液管移取第一待测品溶液5mL于10mL比色管中，同时移取1mL硝酸分别加入比色管中，再加入4mL 25％g/ml的硫氰化钾溶液，混匀后静置分层。观察并比较显3+
色反应后的第一待测品溶液的上层红色溶液与显色反应后的Fe 标准溶液颜色的深浅，得
3+
到：显色反应后的第一待测品溶液的颜色分别与浓度为2ppm和4ppm的Fe 标准溶液的颜
3+
色接近，因此，所述第一待测品溶液的Fe 浓度在2ppm和4ppm之间。
色反应后的第一待测品溶液的上层红色溶液与显色反应后的Fe 标准溶液颜色的深浅，得
3+
到：显色反应后的第一待测品溶液的颜色分别与浓度为2ppm和4ppm的Fe 标准溶液的颜
3+
色接近，因此，所述第一待测品溶液的Fe 浓度在2ppm和4ppm之间。
[0048] 比色：用移液管移取第二待测品溶液5mL于10mL比色管中，同时移取1mL硝酸加入比色管中，再加入4mL25％g/ml的硫氰化钾溶液，混匀后静置分层。观察并比较显色反应3+
后的第二待测品溶液的上层红色溶液与显色反应后的Fe 标准溶液颜色的深浅，得到：显
3+
色反应后的第二待测品溶液的颜色分别与浓度为8ppm和10ppm的Fe 标准溶液的颜色接
3+
近，因此，所述第二待测品溶液的Fe 浓度在8ppm和10ppm之间。
后的第二待测品溶液的上层红色溶液与显色反应后的Fe 标准溶液颜色的深浅，得到：显
3+
色反应后的第二待测品溶液的颜色分别与浓度为8ppm和10ppm的Fe 标准溶液的颜色接
3+
近，因此，所述第二待测品溶液的Fe 浓度在8ppm和10ppm之间。
[0049] 实施例2～4
[0050] 分别采用实施例1的检测方法，分别对不同厂家生产的磷酸铁锂进行铁溶出量的测定。
[0051] 比较例1
[0052] 利用分光光度法分别对实施例1制备的第一待测品溶液和第二待测品溶液进行3+ 3+
Fe 含量的测定，结果显示，第一待测品溶液的Fe 浓度为3.1ppm，第二待测品溶液的浓度为9.3ppm。
Fe 含量的测定，结果显示，第一待测品溶液的Fe 浓度为3.1ppm，第二待测品溶液的浓度为9.3ppm。
[0053] 从以上实施例和比较例可以看出，本发明利用半定量的比色法测定待测品溶液中的铁含量，该方法测定结果准确可靠，操作简单，应用广泛，成本较低。