纳米磷酸铁锂中三价铁含量的测定方法

纳米磷酸铁锂中三价铁含量的测定方法

国家标准 GB/T33828一2017 纳米磷酸铁锂中三价铁含量的测定方法 eternationofcontentsofFe(皿)innanolithiuironphwsphate 2017-05-31发布 2017-12-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/33828一2017 纳米磷酸铁锂中三价铁含量的测定方法 范围 本标准规定了纳米磷酸铁锂中三价铁含量测定方法的原理、设备,试剂,步骤以及测试报告内容等 本标准适用于纳米磷酸铁锂中三价铁含量在0.2%~5.0%范围内的测定 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 凡是不注日期的引用文件,其最新版本包括所有的修改单)适用于本文件 件 GB/T601一2002化学试剂标准滴定溶液的制备 GB/T603化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备 GB/T6682一2008分析实验室用水规格和试验方法 测试原理 样品中总铁的质量分数值与亚铁的质量分数值差值即为样品中三价铁的质量分数值 首先以盐酸溶解待测样品,形成溶液并分别取20.00ml溶液样品两份 取其中一份样品溶液,在 酸性条件下H控制在1- 2),用SnCl溶液还原大部分Fe(l川),加人CuS(O-红指示剂,溶液由淡黄 色变绿色;再以TCL溶液还原剩余部分的Fe(I),稍过量的TCl在微量Cu的催化下短时间内氧化成 四价,溶液由绿色转变为无色,冷却至室温溶液变为蓝色 以二苯胺磺酸钠为指示剂,用K.CrgO,标准 溶液滴定至溶液由绿色变紫色为终点,通过化学反应当量计算样品中总铁的质量分数 然后再取另一份样品溶液.在酸性条件下(pH控制在12),以二苯胺磺酸钠为指示剂,用K.Cr.O. 标准溶液滴定至溶液由绿色变紫色为终点,通过化学反应当量计算样品中亚铁的质量分数 有关反应方程式见式(1)、式(2)和式(3) 2Fet十SnCl,”十2CI-2Fe+十SnCl, Fe叶+Ti+一FeTi Cr,O,-十6Fe叶t十14Ht-2Cr叶+十6Fe汁十7H,O 注:三价铁含量定性测试方法可参见附录A 设备 4.1分析天平 感量为0.0001g 4.2酸式滴定管 容量为50.00mL 4.3单标线吸量管 容量为20.00mL
GB/T33828一2017 4.4单标线吸量管 容量为5.00mL 5 试剂 警告:本试验方法中使用的部分试剂具有毒性或腐蚀性,操作时须小心谨慎！ 5.1一般要求 除另有特定说明,在分析中均使用分析纯试剂和符合GB/T66822008中规定的三级水 配制试 剂均按GB/T603的要求进行制备 5.2盐酸 质量分数36%以上 5.3硫酸 质量分数在98%以上 5.4磷酸 质量分数在85%以上 5.5盐酸溶液(1+1) 量取等体积的盐酸(5.2)和水,混匀备用 5.6硫磷混酸溶液(15%) 将150mL硫酸(5.3)缓慢加人500mL水中,边加边搅拌,冷却后加人150mL磷酸(5.4),用水稀 释至1000mL,混匀 5.7二氯化锡溶液 称取5g二氯化锡溶于10mL盐酸溶液(5.5)中,用水稀释至100mL,若溶液浑浊则需过滤 5.8重铬酸钾标准滴定溶液[ec(1/6K.Cr.o.,)=0.0500mol/L 按GB/T6012002中4.5.2的方法二配制 5.9三氧化钛溶液 量取10nL15%一20%的三叙化钛溶液,加人30m盐酸溶液(5.5),加水稀至100mL后再加 2~3颗锌粒 5.10硫酸铜溶液(0.1% 称取1g无水硫酸铜溶于水中,定容至1000m容量瓶中 5.11硫酸溶液(1+4) 量取20ml硫酸(5.3)缓慢溶于80ml水中
GB/33828一2017 5.12硫酸溶液(5+95 量取5mL硫酸(5.3)缓慢溶于95mL水中 5.13硫酸铜-棕红指示剂 称取0.5g靛红(靛蓝二磺酸销)溶于0.1%的硫酸铜亲液(5.10)中,再加(十手)硫酸溶液(5.11 0.5mL,最后用0,1%的硫酸铜溶液(5.10)稀释至100mL 5.14二苯胺磺酸钠指示剂(0.5% 称取0.5g二苯胶碱酸钠溶于100ml.水中 5.15硫酸亚铁铵溶液(45g/L) 称取6.2g六水合硫酸亚铁铵[(NHFe(SO 6HO]溶解于硫酸溶液(5.12)中并稀释至 00ml.,混匀 5.16碳酸氢钠 粉末 测试与计算 6.1样品溶液制备 6.1.1称取1.0000g1.0200g(精确至0.0001g)样品于250mL锥形瓶中,加人40mL盐酸溶液 (5.5),1.0g1.5碳酸氢纳(5.16),盖上表面皿后置于加热装置上加热微沸30min,取下迅速加人约 1.0g碳酸氢钠(5.16)和30mL水,然后用水浴冷却法让其迅速冷却至室温 6.1.2用中速滤纸过滤于100.00ml容量瓶中,用水洗涤锥形瓶34次洗涤沉淀34次,定容,摇 勾匀备用 6.2样品溶液中总铁含量的测定 6.2.1用单标线吸量管(4.3)准确移取新制备的样品溶液(6.1.2)20.00mL于250mL锥形瓶中,加人 30nml水与2ml盐酸(5.5),摇匀并放置在加热装置上加热煮沸半分钟后取下,立即滴加二氯化锡溶液 5.7)至溶液呈淡黄色(如果溶液本身黄色不明显可跳过此步骤),然后滴加2滴硫酸铜-红指示剂 5.13),溶液变绿色滴加三氯化钛溶液(5.9)至绿色消失,过量一滴,放置,冷却 6.2.2溶液冷却至室温后,变为蓝色,加人20ml 硫磷混酸溶液(5.6),4滴二苯胺磺酸钠指示剂 5.14),用重铬酸钾标准滴定溶液(5.8)滴定至溶液由绿色变为紫色为终点,记录消耗重铬酸钾体积V 6.2.3用单标线吸量管(4.4)准确移取 硫酸亚铁铵溶液(5.15)随同试样进行空白试验 以重 5.00ml 铬酸钾标准滴定溶液(5,.8)滴定至溶液由绿色变为紫色为终点,消耗重铬酸钾标准滴定溶液体积记录为 V,再加人5.00mL硫酸亚铁铵溶液(5.15),以重铬酸钾标准滴定溶液滴定至溶液由绿色变为紫色为终 点,记录消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积为V 按式(4)计算样品中总铁的质量分数 c(1/6K.CrO,×V一(V一V]×55.84 ！ WR ×100 20 X ×1000 0
GB/T33828一2017 式中 w 样品中总铁的质量分数,用%表示; c(1/6K.Cr,O 重铬酸钾标准滴定溶液浓度的值,单位为0.0500摩尔每升(mol/L); 滴定样品溶液中总铁消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积,单位为毫升(mL); V 滴定空白溶液1(试剂空白加5.00ml硫酸亚铁铵溶液)消耗重铬酸钾标准滴 定溶液的体积,单位为毫升(mL); V 滴定空白溶液2(滴定空白溶液1至终点后再加人5.00mL硫酸亚铁铵溶液 消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积,单位为毫升(mL); 铁的摩尔质量,单位为克每摩尔(g/mol); 55.84 样品的质量,单位为克g). mn 6.3样品溶液中亚铁含量的测定 用单标线吸量管(4.3)准确移取新制备的样品溶液(6.1.2)20.00ml于250mL锥形瓶中,加人 30ml水和20ml硫磷混酸溶液(5.6),4滴二苯胺瞒酸钠指示剂(5.14),用重铬酸钾标准滴定溶液 5.8)滴定至溶液由绿色变为紫色为终点,记录消耗重铬酸钾标准溶液的体积为V 按式(5)计算样品中亚铁的质量分数 c(1/6K.Cr.O)×[V一(V一V]×55.84 ...5 Wred ×100 20 m× ×1000 100 式中 w 样品中亚铁的质量分数,用%表示; c(1/6K.CrO7 -重铬酸钾标准溶液浓度的值,单位为0.0500摩尔每升(mol/I); 滴定样品溶液中亚铁所消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积,单位为毫升(mL; V V 滴定空白溶液1(试剂空白加5.00mL硫酸亚铁铵溶液)消耗重铬酸钾标准滴 定溶液的体积,单位为毫升(mL); V -滴定空白溶液2(滴定空白溶液1至终点后再加人5.00ml硫酸亚铁铵溶液) 消耗重络股州标准滴定帘液的体积,单位为毫升(ml) 55.84 铁的摩尔质量,单位为克每摩尔(g/ol); -称取样品的质量,单位为克(g). n 6.4样品中三价铁含量的计算 按式(6)计算样品中三价铁的质量分数 Wp.=W We 式中 W -样品中三价铁的质量分数,用%表示 Fes十 W 样品中总铁的质量分数,用%表示; Fe w 样品中亚铁的质量分数,用%表示 重复性 7.1此方法并没有合适的标准样品可供确定偏差,因此,以重复测试的方式确定其重复性 7.2将同一个样品,分4个实验室测试,实验室内实验室间的样品平均值、标准偏差分别如表1所示
GB/33828一2017 表1实验室内、实验室间的样品平均值、标准偏差 项目 要求 实验室间平均值 l.24% 实验室间标准偏差 0,052% 0.040% 实验室内标准偏差 测试报告 8 报告包括但不仅限于以下信息 报告编号; 测试日期; -测试人员、审核人员; -测试环境温度、湿度; 样品信息描述,包括厂家、名称、型号等; 所使用仪器的类型,品牌,型号 -不确定度评估,应包含所有的不确定度来源,包括A类和B类,以及合成不确定度
GB/T33828一2017 附 录 A 资料性附录) 三价铁定性测试方法 A.1x射线近边吸收光谱法(XANES 利用Fe的K边吸收谱中,边前结构对应的边前峰位置不同,定性分析出Fe(皿) 一般情况下,如 果价态发生变化,边前吸收峰的能量位置会随之移动,这是因为价态的改变会影响内壳电子的束缚能 二价铁的边前峰在7112eV位置,而三价铁的边前峰在7114eV位置 如果图A.1内存在7114eV 位置的边前峰,则表明磷酸铁锂材料中含有三价铁 0.5 0.4 0.3 FeKpre-cdge 0.2 Feo LiFePo. 0.1 FeO FeO 0.0 7110 7115 105 7120 125 能量/eV 图A.1Lirero，和FeO,Fe,o.、Fe.,o.的xANESs图谱 A.2X射线光电子能谱(XPs) 以样品的实测光电子谱图与标准谱图相对照,根据元素特征峰位置(结合能及其化学位移),见 图A.2,确定样品(固态样品表面)中存在哪些元素及这些元素存在于何种化合物中 X10' % Aomie CI 5. 2 Fp3 老 s2 包 配 200080 o 0 200 结合能/eV 图A.2LiFePo的XPS图谱
GB/33828一2017 A.3穆斯堡尔谱法 穆斯堡尔谱法是利用原子核无反冲的丫射线共振吸收现象(穆斯堡尔效应),获得原子核周围的物 理和化学环境的微观结构信息,从而进行材料分析、研究的方法 穆斯堡尔谱的超精细相互作用 同 质异能移()主要取决于核位置处的电子电荷密度,这与穆斯堡尔原子核周围的电子配位有关,因此同 质异能移可提供化学键、价态和配位键的有关信息 如果激发态核半径与基态核半径不等,则化学位移 可以不为零,而与这个穆斯堡尔原子核周围电子配置情况有关,所以根据可以得到价态信息 部分铁 Fe)的化合物的穆斯堡尔谱图见图A.3 FC FeCl4HO Fe Ym c-Fe;o 速度/mms-I) 图A.3部分铁(Fe)的化合物的穆斯堡尔谱图

纳米磷酸铁锂中三价铁含量的测定方法GB/T33828-2017

纳米磷酸铁锂是一种新型的正极材料，具有高电压、高比能量和长循环寿命等优点。其中三价铁含量的测定对于其性能的评估和应用具有重要意义。GB/T33828-2017标准规定了纳米磷酸铁锂中三价铁含量的测定方法。

该方法主要是通过电感耦合等离子体质谱法进行测定。首先将样品溶解于稀盐酸中，并加入硝酸和氢氧化钠溶液，使溶液中的铁全部转化为铁酸盐。然后利用离子交换树脂将样品中的铁分离出来，再通过电感耦合等离子体质谱法进行测定。

该方法具有操作简便、准确度高、重现性好等优点。同时，该标准还规定了样品的制备、仪器的校准、试剂的配制和质量控制等方面的要求。通过该方法测定纳米磷酸铁锂中三价铁含量可以有效地评估其性能，并为其应用提供参考。

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