硫氰酸钠光度法测定LiFePO4中的铁

钟国秀 杨浩义 卢 钒

(湖北省机电研究设计院，武汉 430070)

目前,LiFePO4已是最具开发潜力和应用潜力的新一代锂离子电池正极材料，具有原材料无环境污染、比容量高、循环性能优良、材料热稳定性好等优点，所制备电池的使用寿命长、安全性能突出，是新一代锂离子电池的理想正极材料[1]。但是作为一种新的电源材料，其理化性能分析方法至关重要。目前，LiFePO4中铁的测定多采用光度法[2]、氧化还原滴定法[3]、ICP[4]法等。笔者采用高氯酸快速溶解试样，调节酸度一步到位，分取样品母液后加入硫氰酸钠直接测定铁含量，反应条件较宽，大量共存离子不干扰测定。方法用于LiFePO4中铁的直接测定，不用加入还原剂使3价铁还原为2价铁，不用加入缓冲溶液调节酸度，操作简单快速，结果准确可靠，便于实际推广应用。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

分光光光度计:722N型，上海精密科学仪器有限公司；

250 mL两用瓶：天津玻璃仪器制造有限公司；

铁标准溶液：100.00 μg/mL,称取0.100 0 g纯铁于150 mL锥形瓶中，加入5 mL硝酸溶液(1+1)，低温加热至试样完全溶解，取下，加入20 mL高氯酸，高温加热至冒烟，取下，稍冷，加入少量水溶解盐类，移入1 000 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀；

硫氰酸钠溶液：250 g/L；

高氯酸：密度约为1.76 g/mL；

实验所用试剂均为分析纯；

实验用水为蒸馏水。

1.2 实验方法

分别移取含铁300、400、500、600、700、800 μg的铁标准溶液于100 mL容量瓶中，加10.0 mL硫氰酸钠溶液，以水稀释至刻度并摇匀，用722N型分光光度计于480 nm波长处，用0.5 cm比色皿，以试剂空白为参比测定溶液的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 吸收光谱

取一定量的铁标准溶液按照试验方法显色，在波长400～600 nm范围内进行扫描，得吸收曲线如图1所示。由图1可知，铁在波长480 nm时，有最大吸收峰，故实验选用测定波长为480 nm。

1—显色液cFe3+=5.00 μg/mL; 2—显色液cFe3+=3.00 μg/mL图1 吸收光谱

2.2 显色反应酸度

溶液pH在0.5～3.0范围内，显色体系的吸光度变化相对稳定，而在pH值大于3.0时，吸光度明显下降，因此本实验选择在pH 1.5左右显色。

2.3 硫氰酸钠用量

试验结果表明，加入8～12 mL硫氰酸钠溶液，显色液吸光度最大且基本不变，因此实验选择加入10.0 mL硫氰酸钠溶液。

2.4 显色速度及络合物的稳定性

铁与硫氰酸钠的显色反应，在5 min内吸光度达到最大，继续放置0.5 h吸光度基本不变，因此实验选用室温条件下显色10 min后进行比色。温度不能高于30℃，否则溶液容易褪色。最好在显色10 min内比色完毕，这对于实验室条件较差的分析人员要特别注意。

2.5 校准曲线及灵敏度

因铁与硫氰酸钠反应在较宽范围内遵从比耳定律，试验选取与试样铁含量较接近一段[铁含量c在300～800 μg/(100 mL)]绘制校准曲线。在100 mL容量瓶中分别加入含铁300、400、500、600、700、800 μg的铁标准溶液，然后按实验方法显色，测定吸光度A，得线性回归方程为A=7.5×10-4c-0.016 7,相关系数r=0.999 8，表观摩尔吸光系数为7.56×103L/(mol·cm)。

2.6 共存离子干扰试验

2.7 样品分析

称取0.100 0 g LiFePO4样品于250 mL两用瓶中，加10 mL高氯酸，低温加热至试样完全溶解，取下，冷却，以水稀释至刻度，摇匀，留作母液备用。

分取5.0 mL母液于100 mL容量瓶中，按实验方法操作，测定溶液吸光度并计算铁含量，结果与邻菲啰啉光度法[2]测定结果相吻合，测定结果及回收率见表1。由表1可知，方法的加标回收率为98.2%～101.9%，相对标准偏差为0.8%～1.7%，说明方法具有较高的准确度与精密度。

表1 样品中铁的测定结果

3 结语

采用硫氰酸盐光度法测定LiFePO4中铁，共存离子不干扰测定，无需另加任何掩蔽剂，方法具有简单快速、结果准确可靠的特点，可用于LiFePO4中铁含量的测定。

[1] 朱广燕，陈效华，翟丽娟，等.锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展[J].电源技术，2010，34(11)：1 201-1 205.

[2] 张琨，邓小川，宋士涛，等.合成正极材料磷酸亚铁锂中铁和磷含量的测定[J].盐湖研究，2008，16(4)：37-41.

[3] 王晓艳，王星，王玉锋.LiFePO4化学成分测定[J].电源技术，2006，30(9)：764-767.

[4] 谭立志，时振伟，王星.ICP-OES法快速测定LiFePO4中锂铁磷三元素及惨杂元素[J].电源技术，2010，34(10)：1 080-1 081.