一种磷酸铁锂中铁含量的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铁含量测定方法，特别涉及一种磷酸铁锂中铁含量的检测方法。
【背景技术】
[0002] 磷酸铁锂作为一种锂离子电池正极活性材料，因其具有价格便宜、环境友好、安全 性高、循环性能好，在动力电池和储能电池领域有大量的应用。
[0003] 磷酸铁锂的化学组成决定了材料的电化学性能，在磷酸铁锂在充、放电过程中铁 原子的价态会在+2价和+3价之间转换，铁含量的多少对磷酸铁锂电化学性能有一定影响。 通过对磷酸铁锂中铁含量的测定，可以提前判断磷酸铁锂材料的性能，避免将磷酸铁锂制 作成电池后才发现材料的性能上的问题。
[0004] 目前对于磷酸铁锂中铁的测试方法在国标《GB/T30835-2014锂离子电池用炭复 合磷酸铁锂正极材料》中采用重铬酸钾标准溶液滴定法进行测定。这种方法操作复杂，对人 员要求很高，不同人员对滴定终点的判断不同会导致测试的误差。且试剂中使用重铬酸钾 这种含铬的有毒试剂，废液处理麻烦，稍有不慎会造成环境污染。
[0005] 专利申请号为CN201210339919. 4的专利申请提供了一种磷酸铁锂中Fe3+含量的 测试方法，包括以下步骤：利用Fe3+标液绘制Fe3+校正曲线；取磷酸铁锂样品制备待测品原 液；测定所述待测品原液吸光度，根据所述Fe3+校正曲线得到所述待测品原液中Fe3+含量， 然后计算所述磷酸铁锂样品中Fe3+含量。该专利提供了一种磷酸铁锂中的+3价铁，而由于 磷酸铁锂材料中的铁绝大部分为+2价铁，少量的+3价铁为杂质部分；因此寻找一种测定磷 酸铁锂中的总铁含量的方法将有更重要的意义和工业价值。
【发明内容】
[0006] 为克服上述现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂中铁含 量的检测方法。本发明的检测方法可以检测到磷酸铁锂中的总铁含量。
[0007] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一种磷酸铁锂中铁含量的检测方法，所述 方法包括如下步骤：
[0008] (1)吸收曲线的制作和测量波长的选择
[0009] 用移液管吸取0.OmL、1.OmL的100yg/mL铁标准溶液，分别注入两个50mL容量瓶 中，各加入5mL的8g/L抗坏血酸溶液，2mL的1. 5g/L邻二氮菲溶液，5mL的82g/L醋酸钠溶 液，用水稀释至刻度，摇匀；放置lOmin后，在可见分光光度计上，用lcm比色皿，以O.OmL的 100yg/mL铁标准溶液（即试剂空白）为参比溶液，在450~560nm之间，每隔10nm测一次 吸光度，在最大吸收峰附近，每隔lnm测定一次吸光度；在坐标纸上，以波长A为横坐标，吸 光度A为纵坐标，绘制A和A关系的吸收曲线；选用最大吸收波长Amax为测量波长；
[0010] (2)标准曲线的制作
[0011] 在6个50mL容量瓶中，用移液管分别加入0? 0mL、2. 0mL、4. 0mL、6. 0mL、8.OmL、 10.OmL的10yg/mL铁标准溶液，分别加入5mL的8g/L抗坏血酸溶液，2mL的1. 5g/L邻二 氮菲溶液，5mL的82g/L醋酸钠溶液，每加一种试剂后摇匀；然后，用水稀释至刻度，摇匀后 放置lOmin;在可见分光光度计上，用lcm比色皿，以0.OmL的10yg/mL铁标准溶液为空白， 在步骤（1)所选择的测量波长下测量各溶液的吸光度；以含铁量W为横坐标，吸光度A为纵 坐标，绘制标准曲线，并采用最小二乘法拟合出铁含量W和吸光度A的标准曲线方程；
[0012] (3)制备磷酸铁锂待测液
[0013] 称取0? 3g~0? 6g磷酸铁锂样品放入100mL烧杯中，加入10mL~20mL(l+l)HCl 溶液和10mL~2〇11^(1+1)圆03溶液，在电炉中加热至沸腾，冷却后过滤到250mL容量瓶中， 以水稀释至刻度，摇匀；从250mL容量瓶中移去10mL定容到100mL容量瓶中，摇匀，获得磷 酸铁锂待测液；
[0014] (4)待测溶液中铁的测定
[0015] 准确吸取lmL步骤（3)制备获得的磷酸铁锂待测液于50mL容量瓶中，各加入5mL 的8g/L抗坏血酸溶液，2mL的1. 5g/L邻二氮菲溶液，5mL的82g/L醋酸钠溶液，用水稀释至 刻度，摇匀；放置lOmin后，在可见分光光度计上，用lcm比色皿，以0.OmL铁标准溶液（即 试剂空白）为参比溶液，测量吸光度；然后将测得的吸光度带入铁含量W和吸光度A的标准 曲线方程，计算测试液中铁的浓度W。（yg/mL);
[0016] (5)磷酸铁锂中铁元素含量计算
[0017] 磷酸铁锂中铁元素的百分含量按照下列公式计算获得：
[0018] Fe(% ) =ff〇X12. 5/m
[0019] 其中，W。为所测得的溶液中铁的含量，m为称量磷酸铁锂样品的质量。
[0020] 步骤（1)中所述的100yg/mL铁标准溶液通过下述过程配制获得：准确称取 0. 8634g的NH4Fe(S04) 2 ? 12H20,置于烧杯中，加入10mL质量份数为25 %硫酸溶液和少量水， 溶解后，定量转移至l〇〇〇mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，获得100yg/mL铁标准溶液。
[0021] 步骤（1)中所述的1. 5g/L邻二氮菲溶液通过下述过程配制获得：称取0. 150g邻 二氮菲，置于烧杯中，加入少量水，溶解后，转移到l〇〇mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀， 获得1.5g/L邻二氮菲溶液。
[0022] 步骤⑴中所述的8g/L抗坏血酸溶液通过下述过程配制获得（临用时配制）：称 取0. 800g抗坏血酸，置于烧杯中，加入少量水，溶解后，转移到100mL容量瓶中，以水稀释至 刻度，摇匀，获得8g/L抗坏血酸溶液。
[0023] 步骤（1)中所述的82g/L醋酸钠溶液通过下述过程配制获得：称取8. 200g醋酸 钠，置于烧杯中，加入少量水，溶解后，转移到l〇〇mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，获得 82g/L醋酸钠溶液。
[0024] 步骤（2)中所述的10yg/mL铁标准溶液由以下方法配制获得：用移液管吸取 100yg/mL铁标准溶液10mL于100mL容量瓶中，后用水稀释至刻度，摇匀，此铁标准溶液为 10yg/mL〇
[0025] 步骤（3)中所述的（1+1)HC1溶液为密度1. 19g/mL的浓盐酸和水按照体积比1 :1 进行混合得到的HC1溶液。
[0026] 步骤（3)中所述的（1+1)圆03溶液为密度1. 41g/mL的浓硝酸和水按照体积比1 : 1进行混合得到的HN03溶液。
[0027] 上述检测方法中所用的邻二氮菲为一种显色剂，在pH值为2~9的溶液中，邻二 氮菲和二价铁离子结合生成红色配合物。所用的抗坏血酸为一种还原剂，磷酸铁锂中的铁 元素为2价铁，在用盐酸和硝酸溶解时会有一部被氧化为3价铁，加入抗坏血酸将3价铁全 部还原为2价铁。所用的醋酸钠为一种pH调节剂，溶液的pH过低时，邻二氮菲与二价铁离 子反应速度慢，溶液pH过高时，铁离子易水解，影响测试的准确性。
[0028] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0029] 本发明采用邻二氮菲为一种显色剂，在pH值为2~9的溶液中，邻二氮菲和二价 铁离子结合生成红色配合物。采用抗坏血酸为一种还原剂，磷酸铁锂中的铁元素为2价铁， 在用盐酸和硝酸溶解时会有一部被氧化为3价铁，加入抗坏血酸将3价铁全部还原为2价 铁。采用醋酸钠为一种pH调节剂，溶液的pH过低时，邻二氮菲与二价铁离子反应速度慢， 溶液pH过高时，铁离子易水解，影响测试的准确性。本发明的测试方法操作简单，测试结果 误差小、更加科学合理、准确，且不使用重铬酸钾等有毒试剂，利于保护环境。使用此方法测 量磷酸铁锂中铁的含量稳定性好，精密度高，实现了测定磷酸铁锂中的总铁含量，具有重要 的工业价值。
【附图说明】
[0030] 图1为绘制的A和A关系的吸收曲线图。
[0031] 图2为实施例1的标准曲线图。
[0032] 图3为实施例2的标准曲线图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0034] 实施例1
[0035] 本发明提供了一种磷酸铁锂中铁含量的检测方法，所述方法包括如下步骤：
[0036] (1)吸收曲线的制作和测量波长的选择
[0037] 用移液管吸取0.OmL、1.OmL的100yg/mL铁标准溶液，分别注入两个50mL容量瓶 中，各加入5mL的8g/L抗坏血酸溶液，2mL的1. 5g/L邻二氮菲溶液，5mL的82g/L醋酸钠溶 液，用水稀释至刻度，摇匀；放置lOmin后，在可见分光光度计上，用lcm比色皿，以O.OmL的 100yg/mL铁标准溶液（即试剂空白）为参比溶液，在450~560nm之间，每隔10nm测一次 吸光度（测试结果见表1)，从表1的测试结果可以看出，在最大吸收峰在波长为510nm附 近；在波长505nm到515nm之间每隔lnm测定一次吸光度，结果见表2 ;在坐标纸上，以波长 入为横坐标，吸光度A为纵坐标，