ICP法测定锰酸锂中铁含量方法改进

于晓微，付春明，张晓波，张春丽（中海油天津化工研究设计院，天津300131）

ICP法测定锰酸锂中铁含量方法改进

于晓微，付春明，张晓波，张春丽
（中海油天津化工研究设计院，天津300131）

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP法）测定锂离子电池正极材料锰酸锂中铁含量，通过采用标准加入法代替标准曲线法以消除基体干扰、通过选择合适的谱线消除背景干扰以及称取适量的样品来保证测量的准确。用改进后的ICP法得到的测量结果与分光光度法测量结果进行比较，可知ICP法测定锰酸锂中铁含量方法可行、测定结果可信。

锰酸锂；ICP法；分光光度法；铁含量测定

在锂离子电池正极材料锰酸锂的研制过程中，需要测定杂质铁的含量。目前有YS/T 677—2008（电感耦合等离子体发射光谱法即 ICP法）［1］及 GB/ T 3049—2006（邻菲啰啉分光光度法）［2］两种标准作为依据来进行测定。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP法）具有检出限低、准确度高、线性范围宽且多种元素同时测定等优点而得到越来越广泛的应用；邻菲啰啉分光光度法具有灵敏度高、准确度较高、适应范围广、操作简单快捷、仪器价格不贵等优点，在铁含量的测定中亦是经典的测量方法。由于测定杂质含量时，经常需要同时测定几种元素的含量，这时ICP法就显现出明显的优势，因而成为被更多使用的方法。但在实际的分析测量过程中发现，按照YS/ T 677—2008标准测定的结果会出现负值或是很小值等不合理的结果。针对上述情况，笔者做了一系列实验。

1 实验部分

1.1 主要实验仪器

美国利曼prodigy电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP仪）；723PC型可见光分光光度计；AL104-IC电子天平。

1.2 实验试剂

分析时使用分析纯试剂，二次去离子水。铁标准储备液：1.00 mg/mL；铁标准溶液：100 mg/L；盐酸溶液：1+1；抗坏血酸：100 g/L（使用期为7 d）；邻菲啰啉：1 g/L（避光保存，使用无色溶液）；氨水溶液：质量分数为10%；乙酸-乙酸钠缓冲溶液：pH=4.5。

1.3 实验样品

锰酸锂样品：中海油天津化工研究设计院研制样品。

1.4 实验方法及步骤

1.4.1 方法一：使用ICP法测定铁含量

称取适量样品（0.500 0～1.000 0 g）于100 mL小烧杯中，少量水润湿，加入盐酸溶液10～20 mL，于电炉上加热溶解完全。取下稍冷后，全部转入100 mL容量瓶中，稀释至刻度摇匀备用。分别移取10 mL上述样品溶液于4个50 mL容量瓶中，然后分别加入0、0.5、1.0、2.0 mL的铁标准溶液，以水稀释至刻度摇匀备用。用ICP仪进行如下测量：1）选择标准曲线法测量；2）选择标准加入法，分别选定234.350、238.204、259.940 nm 3条谱线进行测定；3）选择标准加入法，分别取不同样品量在选定的234.350 nm谱线条件下测量。

1.4.2 方法二：邻菲啰啉分光光度法

首先依据GB/T 3049—2006方法，选用1 cm的比色皿及510 nm波长绘制铁标准曲线，然后取适量样品进行测定，最后将吸光度折算出样品中铁含量。

2 实验结果分析

2.1 ICP法测定铁含量的结果分析

用1.4.1方法（ICP法）测定样品的铁含量。图1为使用标准曲线法的扫描峰，图2为使用标准加入法的扫描峰。由图1看出，在测试波长238.204 nm两边均出现基体背景干扰，尤其左侧的干扰很大，使得测试的净强度为-74 660 cps，从而造成实际测定结果为＜0.000 00的情况；而图2标准加入法可以看出基体效应带来的影响已经很小了。

图1 标准曲线法扫描峰

图2 标准加入法扫描峰（238.204 nm谱线）

用ICP法测定样品的铁含量，分析不同谱线条件下的扫描峰。图2、3、4分别为238.204、259.940、234.350 nm谱线的标准加入法扫描峰。由图2、3、4可以看出：当选用259.940 nm谱线时，由于锰的谱线为257.610 nm与之非常接近，从而造成很大的背景干扰；当选用238.204 nm谱线时，背景干扰明显降低；而选用234.350 nm谱线时，背景干扰最小。

图3 标准加入法扫描峰（259.940 nm谱线）

图4 标准加入法扫描峰（234.350 nm谱线）

用ICP法测定样品中的铁含量，分析不同样品取样量对测定结果的影响。标准加入法要求标准溶液与试样溶液的浓度比适当，否则吸光度会落在标准曲线的弯曲部分或是由于曲线斜率太小引起较大的误差。现依据某一样品的铁含量大致范围固定了标准溶液的加入量，寻找一个适合的取样量以保证测定结果落在合适的曲线范围上。图5是不同取样

图5 不同取样量的扫描峰

量的扫描峰。从图5可以看到：测量样品量为0.25 g的扫描峰线，由于样品取样量增加同时干扰也增加，从而造成背景很大、测量结果偏低；测量样品量为0.05 g的扫描峰线，虽然背景很小，但由于样品量低，峰值也小，测量结果误差较大；而中间的曲线为测量样品量为0.10 g的扫描峰线，结果合理。根据此实验结果，在实际测定中根据样品中铁含量大致范围，取样量定为0.500 0～1.000 0 g。

2.2 ICP法和邻菲啰啉分光光度法测定结果比较

笔者分别对5组样品同时进行了ICP法及分光光度法的测量，测量结果见表1。

Improvement of determination of iron content in LiMn2O4by ICP method

Yu Xiaowei，Fu Chunming，Zhang Xiaobo，Zhang Chunli
（CNOOC Tianjin Chemical Research＆Design Institute，Tianjin 300131，China）

The iron content in LiMn2O4for lithium-ion battery cathode material is determined by ICP method which eliminates the matrix interference by using standard addition method instead of standard curve method and background interference by choosing the appropriate spectral line，and ensures the measurement accuracy by taking an appropriate amount of samples. Through the comparison of the measurement results between the improved ICP method and spectrophotometry，it indicates that this method is feasible and the measurement results are reliable.

LiMn2O4；ICP method；spectrophotometry；determination of iron content

TQ138.11

A

1006-4990（2014）04-0067-02