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一种含氟锂盐中氯离子的测定方法

阅读:997发布:2021-05-29

专利汇可以提供一种含氟锂盐中氯离子的测定方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种含氟锂盐中氯离子的测定方法,基于离子色谱,采用填充阴离子交换 树脂 的阴离子柱,以每升含4.5 mmol 碳 酸钠和1.4 mmol 碳酸氢钠 的 水 溶液为流动相,检测器为电导检测器;以过量 氧 化 钙 来消除待测含氟锂盐中氟离子的干扰。本发明提供的方法可显著降低氟离子对氯离子的干扰,经过前处理后,氯离子分离度好,且加入的氧化钙对氯离子没有影响。,下面是一种含氟锂盐中氯离子的测定方法专利的具体信息内容。

1.一种含氟锂盐中氯离子的测定方法,包括
(1)色谱条件
色谱柱:填充阴离子交换树脂的阴离子柱,
流动相:每升含4.5 mmol酸钠和1.4 mmol碳酸氢钠溶液,
柱温:35 ℃,
流速:1.2 mL/min,
进样量:25 μL,
检测器:电导检测器,
分析时间:20 min,
再生液:0.5% H2SO4;
(2)供试品溶液的制备
向准确称量的待测含氟锂盐中加入过量,加入水超声、过滤,即得;
(3)标准曲线的建立
配备不同浓度的氯离子标准溶液,分别精密吸取25μL依次注入离子色谱仪,根据峰面积和浓度的关系建立标准曲线;
(4)测定
精密吸取所述供试品溶液25μL,注入离子色谱仪,测得氯离子峰面积,依据标准曲线和稀释倍数,计算出待测含氟锂盐中氯离子的含量。
2.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述色谱柱为戴安AS-22柱。
3.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述步骤(2)中,加入的氧化钙使得钙离子与所述待测含氟锂盐中氟的摩尔比大于1:1;更优选地,1:1.5。
4.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述含氟锂盐为二氟双草酸磷酸锂。
5.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,所述步骤(2)中,超声条件为:声波仪功率2000W,30分钟。
6.根据权利要求1所述的测定方法,其特征在于,选地,所述步骤(2)中,所述过滤为:
0.45微米滤膜。

说明书全文

一种含氟锂盐中氯离子的测定方法

技术领域

[0001] 本发明属于分析化学技术领域,具体涉及一种含氟锂盐中氯离子的测定方法。
[0002]

背景技术

[0003] 锂离子电池是20世纪以来出现的高效绿色环保电池,2019年诺贝尔化学奖即授予三位对锂离子电池发展做出贡献的科学家。锂离子电池电解质溶液的性能将直接影响到锂离子电池的储电能、电化学性能、安全性能等重要指标。作为电解质溶液的添加剂,LiDFBP(二氟双草酸磷酸锂)是电解质溶液重要的组成部分。它具有以下优点:(1)溶于有机溶剂,易于解离,以保证电解液有较好的电导率。(2)具有较好的稳定性、热稳定及化学稳定性。(3)具有一定还原稳定性,还原产物有利于固体电解质界面膜(SEI膜)性能的改善。LiDFBP的合成步骤包括:在非溶剂中,按一定摩尔比混合LiPF6、草酸(C2H2O4)和四氯化(SiCl4),在一定温度下进行反应,反应结束后通过减压过滤除去反应副产物和杂质,化学反应过程如下式所示:
LiPF6+C2H2O4+SiCl4→LiDFBP+SiF4+HCl
在锂离子电池电解液中,要严格控制氯离子含量。因为一旦有氯离子和硫酸根离子存在的话,会形成大量的强酸,会加剧电池性能的恶化。因为原料中带有氯离子,终产物LiDFBP难以避免地会带入少量的氯离子。因此,检测LiDFBP中氯离子含量对保证锂离子电池的性能和安全十分重要。
[0004] 目前氯离子检测方法有离子色谱法、电位滴定法、硫酸沉淀法等。因具有检测限低、灵敏度高、重复性好、准确度高等特点,离子色谱法被广泛使用。LiDFBP易溶于水且产生氟离子,氟离子会对氯离子的吸收峰产生干扰。如何避免和排除氟离子的干扰,是建立基于离子色谱法检测LiDFBP中氯离子含量的关键。
[0005]

发明内容

[0006] 针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种含氟锂盐中氯离子的测定方法。该方法有效地排除了氟离子的干扰,结果准确,操作简便。
[0007] 为了实现上述技术效果,本发明采用了如下技术方案:一种含氟锂盐中氯离子的测定方法,所述测定方法基于离子色谱,包括
(1)色谱条件
色谱柱:填充阴离子交换树脂的阴离子柱,
流动相:每升含4.5 mmol酸钠和1.4 mmol碳酸氢钠的水溶液,
柱温:35 ℃,
流速:1.2 mL/min,
进样量:25 μL,
检测器:电导检测器,
分析时间:20 min,
再生液:0.5% H2SO4;
(2)供试品溶液的制备
向准确称量的待测含氟锂盐中加入过量氧化,加入水超声、过滤,即得;
(3)标准曲线的建立
配备不同浓度的氯离子标准溶液,分别精密吸取25μL依次注入离子色谱仪,根据峰面积和浓度的关系建立标准曲线
(4)测定
精密吸取所述供试品溶液25μL,注入离子色谱仪,测得氯离子峰面积,依据标准曲线和稀释倍数,计算出待测含氟锂盐中氯离子的含量。
[0008] 优选地,所述步骤(1)中,所述色谱柱为戴安AS-22柱。
[0009] 优选地,所述步骤(2)中,加入的氧化钙使得钙离子与所述待测含氟锂盐中氟的摩尔比大于1:1;更优选地,1:1.5。
[0010] 优选地,所述含氟锂盐为二氟双草酸磷酸锂。
[0011] 优选地,所述步骤(2)中,超声条件为:声波仪功率2000W,30分钟。
[0012] 优选地,所述步骤(2)中,所述过滤为:0.45微米滤膜。
[0013] 用于标准曲线建立的氯离子标准溶液为商购的标准溶液。
[0014] 在本申请说明书中,没有特殊说明,所述水为超纯水。
[0015] 本发明与现有技术相比具有以下优点和效果:1.本发明提供的方法可显著降低氟离子对氯离子的干扰,经过前处理后,氯离子分离度好,且加入的氧化钙对氯离子没有影响。
[0016] 2.本发明提供的方法,仅加入无机试剂便可完成待测样品的前处理,快捷且安全环保。
[0017] 3.本发明采用离子色谱检测,具有检出限低、灵敏度高、重复性好、准确度高等优点。
[0018]

具体实施方式

[0019] 下面结合实施例对本发明作进一步描述,需要说明的是,实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。
[0020] 下述实施例所用的仪器、试剂、原料,如无特殊说明,均可以通过商业渠道购买得到。其中,部分仪器、试剂、原料的来源为:离子色谱仪:戴安AQ;
二氟双草酸磷酸锂:自制;
水;超纯水,自制;
在下述实施例中,如无特殊说明,均采用如下的色谱条件:
色谱柱:戴安AS-22阴离子柱,
流动相:每升含4.5 mmol碳酸钠和1.4 mmol碳酸氢钠的水溶液,
柱温:35 ℃,
流速:1.2 mL/min,
进样量:25 μL,
检测器:电导检测器,
分析时间:20 min,
再生液:0.5% H2SO4。
[0021] 实施例1:待测样品前处理的优化1.1 未经前处理的二氟双草酸磷酸锂中氯离子含量测定
精密称取二氟双草酸磷酸锂约1.0g,溶于水中,摇匀,用0.45μm的滤膜过滤,取滤液25 μL,注入离子色谱仪,结果发现氟离子对氯离子的检测有干扰。因此,必须经过前处理,去除氟离子的干扰,才能准确测定样品中氯离子的含量。
[0022] 1.2 前处理试剂考察(1)供试品溶液的制备
A.精密称取约1.0g样品,加入3.0g氧化钙粉末,加入50mL超纯水,超声30min,冷却定容,用0.45μm的滤膜过滤后,得到供试品A。
[0023] B. 精密称取约1.0g样品,加入3.0g硝酸钙粉末,加入50mL超纯水,超声30min,冷却定容,用0.45μm的滤膜过滤后,得到供试品B。
[0024] C. 精密称取约1.0g样品,加入3.0g氢氧化钠粉末,加入50mL超纯水,超声30min,冷却定容,用0.45μm的滤膜过滤后,得到供试品C。
[0025] (2)标准曲线的建立采用商购的标准品,依次稀释,得到系列标准溶液。
[0026] 吸取上述标准溶液各25μL,依次注入离子色谱仪,分别对氯离子色谱峰面积积分;以氯离子标准浓度为横坐标,氯离子色谱峰峰面积为纵坐标,绘制标准曲线,线性回归方程为:
y=0.4987x+0.1335,相关性系数R2=0.9997。
[0027] (3)测定分别吸取25μL供试品A、B和C,注入离子色谱仪,分别对氯离子色谱峰峰面积积分,代入线性方程,求出供试品中氯离子浓度,进而得到待测样品中氯离子含量,测定结果见表1。
[0028] (5)加样回收率试验供试品中精确加入15ppm的氯离子,通过标曲计算供试品原有氯离子含量和已加入
15ppm氯离子供试品氯离子总含量,两者差值,计算15ppm氯离子的回收率。
[0029] 表1 不同前处理方法的检测结果  相对标准偏差 % 加标回收率 % 分离度
氧化钙前处理方法 0.75 91-97 1.9
硝酸钙前处理方法 3.82 75-91 1.2
氢氧化钠前处理方法 8.93 53-74 0.7
从上表可以看出,
采用硝酸钙前处理方法,表现出相对标准差大以及加标回收率低、波动范围大等缺点。
加入硝酸钙处理后,能明显降低氟离子及含氟离子的干扰,但是会引入新的高浓度的硝酸根离子,由于氯离子含量较低,硝酸根对氯离子的分离度影响较大,导致氯离子的分离度降低,影响检测结果。
[0030] 采用氢氧化钠样品前处理方法也表现为表现出对标准差大、且加标样回收率低、波动范围大等缺点。采用氢氧化钠前处理后,氟离子峰反而覆盖住氯离子峰,氯离子分离度显著下降。究其原因,是由于氢氧化钠会让样品的氟离子全部水解出来,氟、氯出峰时间较接近,高含量的氟离子对氯离子检测造成极大干扰峰。
[0031] 与前述两种前处理比较,采用氧化钙前处理方法,能将氟离子形成沉淀从而极大降低氟离子及含氟离子的干扰,同时不会引入新的的高浓度阴离子。因此,该前处理的方法具有分离度高、重现性好和准确度高等优点。具体数据如下:回收率91-97 %,能够满足国标(GB/T 27417-2017)要求中浓度在1-100 μg/mL的回收率范围为90-110%;样品检测重复性的相对标准偏差为0.75%,满足国标要求中浓度为1000 μg/mL的相对标准偏差<5.3%;分离度1.9高于标准要求>1.5。说明使用本发明方法氧化钙前处理方法适用于LiDFBP中氯离子的检测,满足检测需求。
[0032] 根据上述试验结果,建立了本发明所述含氟锂盐中氯离子含量测定的方法,即基于离子色谱,对待测样品用氧化钙进行前处理以消除氟离子的干扰,以外标法测定氯离子含量。
[0033] 实施例2 LiDFBP中氯离子的检测本实施例以实施例1建立的方法对不同批次的LiDFBP进行检测。
[0034] (1)供试品溶液的制备分别精密称取约1g样品,加入3g氧化钙粉末,加入50mL超纯水,超声30min,用0.45μm的滤膜过滤后,得到供试品。
[0035] (2)标准曲线的建立采用实施例1建立的标准曲线和回归方程。
[0036] (3)测定分别吸取25μL各供试品,注入离子色谱仪,分别对氯离子色谱峰峰面积积分,代入线性方程,求出供试品中氯离子浓度,进而得到待测样品中氯离子含量。
[0037] 尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举,应当理解,对于本领域技术人员来说,对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案,这对本领域的技术人员而言是显而易见,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
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