YBT 6269-2024《硅炭 硅和二氧化硅含量的測(cè)定 分光光度法》

ICS59.100.20CCSQ53YBMethodsfordeterminationofsiliconandsilicondioxidecontentinsilicon-——spectrophotometry在提交反饋意見時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。IYB/TXXXXX—XXXX本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本文件由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC183）歸口。本文件起草單位：國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司、貝特瑞新材料集團(tuán)股份有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司、中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司、湖南金陽(yáng)烯碳新材料股份有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、南平元力活性炭有限公司。本文件主要起草人：余章龍、沈雪玲、方彥彥、李子坤、李陽(yáng)、王瑩春、楊濤、劉建忠、王曉遠(yuǎn)、李曉兵、張瑞芳、劉志鵬、陸大班、溫國(guó)勝、王恒、方世國(guó)、馬小利、張楠、朱丹丹。2YB/TXXXXX—XXXX硅炭硅和二氧化硅含量的測(cè)定分光光度法本文件規(guī)定了硅炭復(fù)合負(fù)極材料中單質(zhì)硅和二氧化硅含量的分光光度法測(cè)定方法、原理、試驗(yàn)條件。本文件適用于鋰離子電池硅炭復(fù)合負(fù)極材料，硅元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于20%。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T13732GB/T27404GB/T38823粒度均勻散料抽樣檢驗(yàn)通則實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測(cè)硅炭3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T38823界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。4原理試樣采用氫氟酸和鹽酸的混合溶液溶解其中的二氧化硅，隨后與鉬酸銨混合使硅酸離子形成硅鉬雜多酸，再通過(guò)1-氨基-2-萘酚-4-磺酸（1，2，4-酸）還原劑將其還原成硅鉬藍(lán)，從而可以通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)出二氧化硅含量。同時(shí)，試樣采用氫氟酸和硝酸的混合溶液，將其中的單質(zhì)硅和二氧化硅進(jìn)行溶解，隨后與鉬酸銨混合，使硅酸離子形成硅鉬雜多酸，再通過(guò)1，2，4-酸還原劑將其還原成硅鉬藍(lán)，從而可以通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)出總硅含量。最后，通過(guò)總硅含量和二氧化硅含量，可以計(jì)算得出試樣中硅和二氧化硅各自含量。5試驗(yàn)條件試驗(yàn)應(yīng)在帶尾氣處理的通風(fēng)廚內(nèi)進(jìn)行。6試劑和材料6.1去離子水6.2氫氟酸（AR體積比(1+1)6.3鹽酸（AR體積比（1+1）3YB/TXXXXX—XXXX6.4硝酸（AR體積比(1+1)6.5氨水（AR體積比(1+4)6.6氯化鈉（AR質(zhì)量分?jǐn)?shù)（10%）6.7硝酸鈉（AR質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10%)6.8對(duì)硝基苯酚（AR）溶液(0.2%)6.9氯化鋁（AR質(zhì)量分?jǐn)?shù)(45%)6.10鉬酸銨（AR）溶液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)(5%)6.11酒石酸（AR）溶液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10%)6.121，2，4-酸（AR）溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.15%)稱取0.15g1，2，4-酸溶于20mL亞硫酸鈉溶液(7%)中，然后和180mL亞硫酸鈉溶液(10%)混合。此溶液的有效期為兩周。6.13硅標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：0.02mg/mL移取5mL硅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1.00mg/mL)于250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，貯存于聚乙烯瓶中，此溶液1mL含20μg硅。7儀器和設(shè)備7.1天平：量程精確到0.0001g7.2紫外可見分光光度計(jì)分光光度計(jì)應(yīng)具備在波長(zhǎng)810nm處測(cè)量吸光度時(shí)，光譜帶寬≤10nm的檢測(cè)能力。波長(zhǎng)測(cè)量應(yīng)精確到±2nm，可通過(guò)測(cè)量釹譜混合物濾光片的最大吸收值在803nm進(jìn)行校正，或采用其它合適的校正方法。對(duì)于最大吸光度溶液的吸收測(cè)量應(yīng)滿足相對(duì)偏差不大于0.3%。7.3水浴鍋：控溫范圍室溫~100oC，控溫精度±1oC，分辨率：0.1oC7.4除特殊說(shuō)明外，因本實(shí)驗(yàn)需要采用氫氟酸，本實(shí)驗(yàn)中與所用的所有物件如燒杯、移液管、容量瓶等，均需采用聚四氟乙烯或者聚乙烯材質(zhì)。8取樣取樣方法：硅炭按GB/T13732粒度均勻散料抽樣檢驗(yàn)通則進(jìn)行取樣。用潔凈的取樣釬（不銹鋼牌號(hào)316或同等類型；直徑：不大于30mm）沿軸線插入包裝中，插入深度不得小于包裝的4/5。在包裝內(nèi)物料中心軸線周圍20mm范圍內(nèi)取樣。9試驗(yàn)步驟9.1稱樣量稱取試樣，精確至0.0001g。9.2測(cè)定次數(shù)獨(dú)立地進(jìn)行兩次測(cè)定，取其平均值，若兩次測(cè)定偏差超過(guò)5%，則需進(jìn)行第三次測(cè)定嗎，剔除異常值。4YB/TXXXXX—XXXX9.3空白試驗(yàn)隨同試料做空白試驗(yàn)。9.4工作曲線分別在8個(gè)100mL容量瓶中放入吸取的空白溶液5mL，再于250mL容量瓶中分別移取0，4mL，6mL，8mL，10mL，12mL，14mL和16mL硅標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.02mg/mL），加水至50mL，加入3-5滴對(duì)硝基苯酚溶液作為指示劑，用氨水(1+4)中和至溶液呈黃色，立即加入鹽酸（1+4）5mL，加入5mL鉬酸銨溶液，放置20min。加入10mL酒石酸溶液，5mL1，2，4-酸溶液，加水稀釋至刻度，搖勻，放置2-10h。采用1cm厚度吸收皿，于分光光度計(jì)810nm波長(zhǎng)處，用水作參比液測(cè)定其吸光度。減去空白溶液吸光度后，與相應(yīng)的硅質(zhì)量相對(duì)應(yīng)，繪制成工作曲線。工作曲線X軸為Si濃度，其單位采用mg/L。以上每步加入試劑后均需要搖勻溶液，保持溶液各組分濃度均勻。繪制工作曲線時(shí)，至少取5點(diǎn)，使其線性相關(guān)系數(shù)r>0.9995以上。9.5測(cè)定9.5.1SiO2含量測(cè)定稱取質(zhì)量為ma(g)試樣1放于聚四氟乙烯燒杯中，加入1mL氯化鈉溶液、4mL鹽酸(1+1)、4mL氫氟酸(1+1)，攪拌使固體樣品與溶液充分浸潤(rùn)，采用聚乙烯薄膜覆蓋燒杯口，在75℃±2℃水浴中加熱，每隔10min以聚四氟乙烯攪拌棒攪拌，并以少量去離子水清洗攪拌棒，加熱40min后冷卻，加入12mL氯化鋁溶液，混勻，移入250mL容量瓶（塑料）中，燒杯反復(fù)清洗3-5遍，容量瓶稀釋至刻度，搖勻，靜置12h后進(jìn)行干過(guò)濾。干過(guò)濾：將聚乙烯瓶和漏斗清洗干凈并干燥，待用；將搖勻并靜置12h的溶液倒入干燥的漏斗和干燥的定性濾紙進(jìn)行過(guò)濾，使用首先過(guò)濾的15mL-20mL濾液清洗聚乙烯瓶后倒掉，繼續(xù)進(jìn)行過(guò)濾，每瓶至少保留50mL濾液。用移液管（塑料）移取濾液5mL按稀釋倍數(shù)X1裝入一定體積的容量瓶中，加水至50mL，加入3-5滴對(duì)硝基苯酚溶液作為指示劑，用氨水(1+4)中和至溶液呈黃色，立即加入5mL鹽酸（1+4加入5mL鉬酸銨溶液，放置20min。加入10mL酒石酸溶液，5mL1，2，4-酸溶液，加水稀釋至刻度，搖勻，放置2-10h后于分光光度計(jì)810nm波長(zhǎng)處，用水作參比液測(cè)定其吸光度。以上每步加入試劑后均需要搖勻溶液，保持溶液個(gè)組分濃度一致。從工作曲線上查出分取試樣溶液1相應(yīng)的硅含量Ca(mg/L)，計(jì)算出二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(SiO2)。9.5.2單質(zhì)硅含量測(cè)定稱取質(zhì)量為mb(g)試樣2放于聚四氟乙烯燒杯中，加入1mL硝酸鈉溶液、4mL硝酸(1+1)、4mL氫氟酸(1+1)，攪拌使固體樣品與溶液充分浸潤(rùn)，使用聚乙烯薄膜覆蓋燒杯口，在75℃±2℃水浴中加熱，每隔10min以聚四氟乙烯攪拌棒攪拌，并以少量去離子水清洗攪拌棒，加熱40min后冷卻，加入12mL氯化鋁溶液，混勻，移入250mL容量瓶(塑料)中，燒杯反復(fù)清洗3-5遍，容量瓶稀釋至刻度，搖勻，靜置12h后進(jìn)行干過(guò)濾。干過(guò)濾：將聚乙烯瓶和漏斗清洗干凈并干燥，待用；將搖勻并靜置12h的溶液倒入干燥的漏斗和干燥的定性濾紙進(jìn)行過(guò)濾，使用首先過(guò)濾的15-20mL濾液清洗聚乙烯瓶后倒掉，繼續(xù)進(jìn)行過(guò)濾，每瓶至少保留50mL濾液。用移液管(塑料)5mL按稀釋倍數(shù)X2裝入一定體積的容量瓶中，加水至50mL，加入3-5滴對(duì)硝基苯酚溶液作為指示劑，用氨水(1+4)中和至溶液呈黃色，立即加入5mL鹽酸(1+4)，加入5mL鉬酸銨溶液，放置20min。加入10mL酒石酸溶液，5mL1，2，4-酸溶液，加水稀釋至刻度，搖勻，放置2-10h后于分光光度計(jì)810nm波長(zhǎng)處，用水作參比液測(cè)定其吸光度。以上每步加入試劑后均需要搖勻溶液，保持溶液個(gè)組分濃度一致。從工作曲線上查出分取試樣溶液2相應(yīng)的硅Cb(mg/L)含量，計(jì)算出總二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，減去9.5.1測(cè)試的二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可計(jì)算出單質(zhì)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(Si)。5YB/TXXXXX—XXXX9.5.3建議取樣質(zhì)量和稀釋倍數(shù)根據(jù)紫外分光光度法吸光度測(cè)量準(zhǔn)確性需求，建議取樣質(zhì)量和稀釋倍數(shù)與樣品中含有的二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)形成一定關(guān)系。由于測(cè)試方法是測(cè)定溶液中的二氧化硅或總硅含量，故具體建議值也以二氧化硅或總硅含量進(jìn)行表示：具體如表1所示。表1建議取樣質(zhì)量和稀釋倍數(shù)SiO2或總硅含量范圍（%）建議取樣質(zhì)量（g）建議稀釋倍數(shù)X1或X2<50.2255~100.12510~200.15010試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理10.1二氧化硅的質(zhì)量含量w(SiO2)，按下列公式計(jì)算：式中：ma—試樣1質(zhì)量的數(shù)值，單位為克（g）;X1—9.5.1中稀釋倍數(shù)Ca—分取試樣溶液1中自工作曲線上獲得的吸收后溶液中硅的濃度，單位為毫克每升（mg/L計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位。10.2單質(zhì)硅的質(zhì)量含量w(Si)式中：mb—試樣2質(zhì)量的數(shù)值，單位為克（gX2—9.5.2中稀釋倍數(shù)Cb—分取試樣溶液2中自工作曲線上獲得的吸收后溶液中硅的濃度，單位為