專利名稱：一種釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及紫外定量測定領域，特別是涉及一種釩電池正極電解液濃度的紫外定 量測定方法及其應用。
背景技術：
釩原子的價層電子結構為3d34s2，可形成V( V )、V( IV )、V( III)、V( II )價態 化合物，是典型的變價元素，這決定了釩的電化學行為很活躍。且ν(ν)/ν(ιν)電對與 V(III)/V( II )電對的電位差為1.26V。全釩氧化還原電池(簡稱釩電池)由此條件建立 并迅速發展。釩電池的正負極電解液分別是含有ν( V )/V(IV)、V(III)/V( II )釩化合物的酸 性溶液，其活性物質是以溶液形式分別存儲于正負極儲液罐中，正負極電解液由質子交換 膜隔開，因此不會產生交叉污染，電極反應速度快且電池的功率、容量可調，有著廣泛的用 途。目前，對釩電池電解液中V( V )、V( IV )價態釩離子濃度的測定分析以電位滴定 方法為主，該方法采用氧化還原反應用重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨等化學試劑進行電位滴定，能 夠完成對ν( V )、V(IV)釩離子濃度的測定。但是該方法用于釩離子濃度測定的準確度有 待于提高，并且該方法的操作過程繁瑣，不利于簡單、快速的分析釩電解液濃度。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種釩電池正極電解液濃度的紫外定 量測定方法及其應用，該方法測定結果準確、操作過程簡單、便捷，適于釩電池正極電解液 濃度的測定、含有ν( V )、V( IV )釩離子相關產品的實驗室及工業分析和質量控制的紫外 定量測定方法。本發明的技術方案是為了達到上述目的，本發明提供的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法包 括以下幾個步驟(1)準確稱取一定量已知純度的V( IV )化合物作為標準樣品，在酸性溶劑中配制 成5mmol/L 50mmol/L濃度范圍的溶液，在190nm 900nm波長范圍內做全譜掃描，確定 V(IV)釩離子的特征吸收波長；(2)準確稱取一定量已知純度的V( V )化合物作為標準樣品，在酸性溶劑中配制 成0. lmmol/L 50mmol/L濃度范圍的溶液，分別向0. Immol/L 50mmol/L濃度范圍內的 V(V)溶液中加入0. lmmol/L 500mmol/L的顯色劑，待溶液生成絡合物時，在190nm 900nm波長范圍內做全譜掃描，確定V( V )離子的特征吸收波長；(3)分別將上述已知純度V( V )或V( IV )價釩離子的化合物用酸性溶劑配制成 濃度為0. lmmol/L 50mmol/L的標準樣品溶液；在V( V )或V( IV )價態釩離子的特征 吸收波長處測定一系列不同濃度的同一價態釩溶液的吸光度，并以標準溶液的濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線；(4)將未知濃度的釩電池正極電解液配制成上述濃度范圍內的溶液，按照上述方 法先測定v( IV )吸光度，通過標準曲線找到該吸光度對應的濃度，此濃度即為未知溶液中 V(IV)的濃度；向未知溶液中加入過量顯色劑，測定ν( V )吸光度，通過標準曲線找到該 吸光度對應的濃度，此濃度即為未知溶液中U V )的濃度。本發明中，已知純度V ( V), V(IV)價態釩離子化合物是通過一種或幾種分析純 物質或對某一種或幾種化合物進行電解氧化或還原成其他價態的化合物。本發明中，酸性溶劑為硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸或碳酸等無機酸。本發明中，酸性溶劑濃度為0. 01mol/L 2mol/L。本發明中，顯色劑為2- (2-咪唑偶氮)-5- 二乙胺基酚、二安替比林對氯苯基甲烷、 N-苯甲酰-N-苯胲、8-羥基喹啉、過氧化氫或鎢酸鈉。本發明中，顯色劑濃度為0. lmmol/L 500mmol/L。本發明中，溶液溫度為常溫。本發明中，掃描波長范圍為190nm 900nm。本發明中，測定標準曲線的波長為V( V )、V(IV)價態釩離子化合物的特征吸收 波長。本發明提供的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法在釩電池正極電解液 濃度的測定、含有ν( V )、V( IV)釩離子相關產品的實驗室及工業分析中的應用。本發明的優點1、本發明提供的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法不需要特殊的儀器， 且操作過程簡單、迅速，分析結果準確可靠，可用于釩電池正極電解液濃度的測定、含有一 定濃度ν( V )、V( IV )釩離子相關產品的實驗室分析和質量控制。2、本發明提供的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法可同時分別測定 ν( V )、V(IV)釩電池電解液釩離子的濃度，避免不同價態釩離子對測定的干擾。
圖1為V ( IV )溶液在190nm 900nm波長范圍內的全波譜。圖2為V( IV )溶液在最大吸收波長處的標準曲線，該標準曲線線性相關系數R2 = 0. 9999，回歸方程 C = O. 06649 X A-0. 00009。圖3為V ( V )溶液在190nm 900nm波長范圍內的全波譜。圖4為V( V )絡合物溶液在最大吸收波長處的標準曲線，該標準曲線線性相關系 數 R2 = 0. 9998，回歸方程 C = O. 67825 X A+0. 00664。
具體實施例方式實施例11、熱重法確定硫酸氧釩結晶水個數，作為標準樣品。2、在190nm 900nm波長范圍內，做硫酸溶液的掃描光譜，硫酸溶液的濃度為 lmol/L。確定硫酸溶液在190nm 900nm波長范圍內沒有特征吸收峰，不會對釩離子的吸 光度測定產生干擾。
3、標準樣品在酸性溶劑(硫酸)中配制成濃度為0.02mol/L的V(IV)溶液，對該 V(IV)溶液進行全譜掃描，確定該釩溶液在溶劑溶液中的最大特征吸收波長。實驗結果驗 證，在190nm 900nm波長范圍內，V (IV )在溶劑溶液中有一個特征吸收峰，該吸收峰對應 的最大吸收波長在760nm附近，選定該最大吸收波長作為V(IV )釩標準曲線的定量測定波 長。4、從V( IV )釩溶液中依次取0、2、4、6、8、10mL溶液至50mL容量瓶，超純水 定容至刻度，搖勻，備用。在該釩溶液的最大特征吸收波長處，做濃度_吸光度標準曲 線。本實施例中，V(IV)釩溶液標準曲線的線性相關系數R2 = 0.9999，回歸方程C = 0. 06649 XA-0. 00009, C代表釩溶液濃度，A代表吸光度。5、將上述4所述V( IV )價態釩溶液放入電池內進行恒流充電，至正負極電解液 分別變至V ( V )、V(III)，停止充電。向lmmol/LV( V )溶液中加入過量顯色劑(本實施 例中，顯色劑為2-(2-咪唑偶氮)-5- 二乙胺基酚，lOmmol/L)，待V( V )形成絡合物，對該 V(V)絡合物溶液分別進行全譜掃描，確定V ( V )特征吸收峰在330nm附近，選定該最大 吸收波長作為V( V )釩標準曲線的定量測定波長。6、從V( V )絡合物溶液中依次取0、2、4、6、8、10mL溶液至50mL容量瓶，超純水定 容至刻度，搖勻，備用。在該釩溶液的最大特征吸收波長處，做濃度-吸光度標準曲線。所 得到的釩溶液標準曲線的線性相關系數R2 = 0. 9998，回歸方程C = O. 67832XA+0. 00742， C代表釩溶液濃度，A代表吸光度。7、利用上述4已做好V(IV)標準曲線，檢測V( V )溶液中的V(IV)濃度，從相 應的ν( V )溶液標準曲線扣除V(IV)的影響，得到純的ν( V )標準曲線。本實施例中， V( V )釩溶液標準曲線的線性相關系數R2 = 0. 9998，回歸方程C = 0. 67825XA+0. 00664， C代表釩溶液濃度，A代表吸光度。8、取一定體積的釩電池正極電解液，稀釋至5mmo 1/L 500mmo 1/L之間，用上述建 立的V(IV)標準曲線進行測定，測定結果的吸光度在各價態標準曲線上的相應的濃度值即 為v( IV )價態釩離子的濃度值。測量結果見表1。9、向8中未知溶液中加入過量顯色劑(本實施例中，顯色劑為2-(2_咪唑偶 氮)-5_ 二乙胺基酚，5mmol/L)，測定V( V )吸光度，通過標準曲線找到該吸光度對應的濃 度，此濃度即為未知溶液中V(V)的濃度。測量結果見表1。表 權利要求
一種釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法，其特征在于，包括以下幾個步驟(1)準確稱取一定量已知純度的V(Ⅳ)化合物作為標準樣品，在酸性溶劑中配制成5mmol/L～50mmol/L濃度范圍的溶液，在190nm～900nm波長范圍內做全譜掃描，確定V(Ⅳ)釩離子的特征吸收波長；(2)準確稱取一定量已知純度的V(Ⅴ)化合物作為標準樣品，在酸性溶劑中配制成0.1mmol/L～50mmol/L濃度范圍的溶液，分別向0.1mmol/L～50mmol/L濃度范圍內的V(Ⅴ)溶液中加入0.1mmol/L～500mmol/L的顯色劑，待溶液生成絡合物時，在190nm～900nm波長范圍內做全譜掃描，確定V(Ⅴ)離子的特征吸收波長；(3)分別將上述已知純度V(Ⅴ)或V(Ⅳ)價釩離子的化合物用酸性溶劑配制成濃度為0.1mmol/L～50mmol/L的標準樣品溶液；在V(Ⅴ)或V(Ⅳ)價態釩離子的特征吸收波長處測定一系列不同濃度的同一價態釩溶液的吸光度，并以標準溶液的濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線；(4)將未知濃度的釩電池正極電解液配制成上述濃度范圍內的溶液，按照上述方法先測定V(Ⅳ)吸光度，通過標準曲線找到該吸光度對應的濃度，此濃度即為未知溶液中V(Ⅳ)的濃度；向未知溶液中加入過量顯色劑，測定V(Ⅴ)吸光度，通過標準曲線找到該吸光度對應的濃度，此濃度即為未知溶液中V(Ⅴ)的濃度。
2.根據權利要求1所述的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法，其特征在于 所述已知純度V( V )或V(IV)價態釩離子化合物是通過一種或幾種分析純物質，或對某 一種或幾種化合物，進行電解氧化或還原成其他價態的化合物。
3.根據權利要求1所述的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法，其特征在于 所述的酸性溶劑為硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸或碳酸等無機酸。
4.根據權利要求1所述的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法，其特征在于 所述的酸性溶劑濃度為0. 01mol/L 2mol/L。
5.根據權利要求1所述的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法，其特征在于 所述的顯色劑為4-(2_吡啶偶氮)_間苯二酚、3，3’ - 二氨基聯苯胺、N-苯甲酰-N-苯胲、 8-羥基喹啉、過氧化氫或鎢酸鈉。
6.根據權利要求1所述的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法，其特征在于 所述的顯色劑濃度為0. lmmol/L 500mmol/L。
7.根據權利要求1所述的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法，其特征在于 所述的溶液溫度為常溫。
8.根據權利要求1所述的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法，其特征在于 所述的掃描波長范圍為190nm 900nm。
9.根據權利要求1所述的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法，其特征在于 所述的測定標準曲線的波長為ν( V )或V( IV )價態釩離子化合物的特征吸收波長。
10.一種如權利要求1所述的釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法在釩電池正 極電解液濃度的測定、含有ν( V )或V(IV)釩離子相關產品的實驗室及工業分析和質量 控制中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種釩電池正極電解液濃度的紫外定量測定方法及其應用。該方法分別對釩化合物酸性溶液做全譜掃描，確定釩化合物在酸性溶劑中特征吸收波長；然后分別將已知釩化合物用酸性溶劑配制成標準樣品溶液；在釩化合物的特征吸收波長處測定一系列不同濃度的同一價態釩溶液的吸光度，并以標準溶液的濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線。將未知釩電池正極電解液配制成上述濃度范圍內的溶液，然后按照上述方法測定吸光度，通過標準曲線找到該吸光度對應的濃度，此濃度即為未知溶液的濃度。本發明可用于釩電池電解液濃度的測定、含有釩離子相關產品的實驗室及工業分析和質量控制。
文檔編號G01N21/33GK101995385SQ20091001344
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月27日 優先權日2009年8月27日
發明者嚴川偉, 劉建國, 陳富于, 陳暉 申請人:中國科學院金屬研究所
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