[发明专利]一种钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及紫外定量测定领域，特别是涉及一种钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法及其应用。

背景技术

钒原子的价层电子结构为3d³4s²，可形成V(Ⅴ)、  V(Ⅳ)、V(Ⅲ)、V(Ⅱ)价态化合物，是典型的变价元素，这决定了钒的电化学行为很活跃。且V(Ⅴ)/V(Ⅳ)电对与V(Ⅲ)/V(Ⅱ)电对的电位差为1.26V。全钒氧化还原电池(简称钒电池)由此条件建立并迅速发展。

钒电池的正负极电解液分别是含有V(Ⅴ)/V(Ⅳ)、V(Ⅲ)/V(Ⅱ)钒化合物的酸性溶液，其活性物质是以溶液形式分别存储于正负极储液罐中，正负极电解液由质子交换膜隔开，因此不会产生交叉污染，电极反应速度快且电池的功率、容量可调，有着广泛的用途。

目前，对钒电池电解液中V(Ⅴ)、V(Ⅳ)价态钒离子浓度的测定分析以电位滴定方法为主，该方法采用氧化还原反应用重铬酸钾、硫酸亚铁铵等化学试剂进行电位滴定，能够完成对V(Ⅴ)、V(Ⅳ)钒离子浓度的测定。但是该方法用于钒离子浓度测定的准确度有待于提高，并且该方法的操作过程繁琐，不利于简单、快速的分析钒电解液浓度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法及其应用，该方法测定结果准确、操作过程简单、便捷，适于钒电池正极电解液浓度的测定、含有V(Ⅴ)、V(Ⅳ)钒离子相关产品的实验室及工业分析和质量控制的紫外定量测定方法。

本发明的技术方案是：

为了达到上述目的，本发明提供的钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法包括以下几个步骤：

(1)准确称取一定量已知纯度的V(Ⅳ)化合物作为标准样品，在酸性溶剂中配制成5mmol/L～50mmol/L浓度范围的溶液，在190nm～900nm波长范围内做全谱扫描，确定V(Ⅳ)钒离子的特征吸收波长；

(2)准确称取一定量已知纯度的V(Ⅴ)化合物作为标准样品，在酸性溶剂中配制成0.1mmol/L～50mmol/L浓度范围的溶液，分别向0.1mmol/L～50mmol/L浓度范围内的V(Ⅴ)溶液中加入0.1mmol/L～500mmol/L的显色剂，待溶液生成络合物时，在190nm～900nm波长范围内做全谱扫描，确定V(Ⅴ)离子的特征吸收波长；

(3)分别将上述已知纯度V(Ⅴ)或V(Ⅳ)价钒离子的化合物用酸性溶剂配制成浓度为0.1mmol/L～50mmol/L的标准样品溶液；在V(Ⅴ)或V(Ⅳ)价态钒离子的特征吸收波长处测定一系列不同浓度的同一价态钒溶液的吸光度，并以标准溶液的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线；

(4)将未知浓度的钒电池正极电解液配制成上述浓度范围内的溶液，按照上述方法先测定V(Ⅳ)吸光度，通过标准曲线找到该吸光度对应的浓度，此浓度即为未知溶液中V(Ⅳ)的浓度；向未知溶液中加入过量显色剂，测定V(Ⅴ)吸光度，通过标准曲线找到该吸光度对应的浓度，此浓度即为未知溶液中V(Ⅴ)的浓度。

本发明中，已知纯度V(Ⅴ)、V(Ⅳ)价态钒离子化合物是通过一种或几种分析纯物质或对某一种或几种化合物进行电解氧化或还原成其他价态的化合物。

本发明中，酸性溶剂为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸或碳酸等无机酸。

本发明中，酸性溶剂浓度为0.01mol/L～2mol/L。

本发明中，显色剂为2-(2-咪唑偶氮)-5-二乙胺基酚、二安替比林对氯苯基甲烷、N-苯甲酰-N-苯胲、8-羟基喹啉、过氧化氢或钨酸钠。

本发明中，显色剂浓度为0.1mmol/L～500mmol/L。

本发明中，溶液温度为常温。

本发明中，扫描波长范围为190nm～900nm。

本发明中，测定标准曲线的波长为V(Ⅴ)、V(Ⅳ)价态钒离子化合物的特征吸收波长。

本发明提供的钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法在钒电池正极电解液浓度的测定、含有V(Ⅴ)、V(Ⅳ)钒离子相关产品的实验室及工业分析中的应用。

本发明的优点：

1、本发明提供的钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法不需要特殊的仪器，且操作过程简单、迅速，分析结果准确可靠，可用于钒电池正极电解液浓度的测定、含有一定浓度V(Ⅴ)、V(Ⅳ)钒离子相关产品的实验室分析和质量控制。

2、本发明提供的钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法可同时分别测定V(Ⅴ)、V(Ⅳ)钒电池电解液钒离子的浓度，避免不同价态钒离子对测定的干扰。

附图说明