[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

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，解决现有技术中存在钒离子浓度测定的准确度不够，操作过程繁琐等问题。

本发明的技术方案是：

一种钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法，包括以下步骤：

(1)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，向溶液中或在配制过程中加入过量还原剂，至V(V)完全还原至V(IV)，并且还原产物全部被络合或完全不络合，在190nm～900nm波长范围内做全谱扫描，确定反应产物的特征吸收峰及最大吸收波长；

(2)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0.1mmol/L～50mmol/L浓度范围的溶液，在190nm～900nm波长范围内做全谱扫描，确定该溶液的特征吸收峰及最大吸收波长；

(3)将上述两种溶液分别稀释为一系列不同浓度溶液，在各自最大吸收波长处测定这一系列溶液的吸光度，并以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线；

(4)将未知钒电池正极溶液，稀释至标准曲线可测定的范围，若待测溶液的浓度范围未知，则按稀释倍数由小及大的顺序尝试，直至达到标准曲线可测定的范围为止；

(5)在V(IV)的最大吸收波长处测定步骤(4)溶液的吸光度，通过步骤(3)标准曲线找到对应的浓度，再乘上稀释倍数，即为未知溶液中V(IV)的浓度；

(6)向步骤(4)所得溶液中加入过量还原剂，至V(V)完全还原至V(IV)，并且还原产物全部被络合或完全不络合，测定该溶液在最大吸收波长处的吸光度，通过步骤(3)标准曲线找到对应的浓度，再乘上稀释倍数，即为未知溶液中总钒的浓度，扣除已测定的V(IV)浓度，即为V(V)浓度。

所述的钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法，已知纯度V(V)、V(IV)化合物浓度在分析纯以上，或其杂质及反应产物在各自最大吸收波长处的吸光度为零。

所述的钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法，酸性溶剂在190nm～900nm波长范围内无特征吸收峰。

所述的钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法，酸性溶剂为硫酸溶液，其浓度为0.001mol/L～5mol/L。

所述的钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法，还原剂能将V(V)全部还原为V(IV)，而不含其它价态；同时，剩余还原剂能将还原产物V(IV)全部络合或完全不络合。

所述的钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法，还原剂为草酸、EDTA、HCl、单宁酸或二丙醇。

所述的钒电池正极电解液浓度的紫外定量测定方法，还原剂在其与V(V)的反应产物的最大吸收波长处，吸光度为零。

利用所述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)或V(IV)钒离子相关产品的实验室及工业分析和质量控制中应用。

本发明的优点：