YBT 6269-2024《硅炭 硅和二氧化硅含量的测定 分光光度法》

ICS59.100.20CCSQ53YBMethodsfordeterminationofsiliconandsilicondioxidecontentinsilicon-——spectrophotometry在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。IYB/TXXXXX—XXXX本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国钢铁工业协会提出。本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。本文件起草单位：国联汽车动力电池研究院有限责任公司、贝特瑞新材料集团股份有限公司、广东邦普循环科技有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、中国恩菲工程技术有限公司、湖南金阳烯碳新材料股份有限公司、冶金工业信息标准研究院、南平元力活性炭有限公司。本文件主要起草人：余章龙、沈雪玲、方彦彦、李子坤、李阳、王莹春、杨涛、刘建忠、王晓远、李晓兵、张瑞芳、刘志鹏、陆大班、温国胜、王恒、方世国、马小利、张楠、朱丹丹。2YB/TXXXXX—XXXX硅炭硅和二氧化硅含量的测定分光光度法本文件规定了硅炭复合负极材料中单质硅和二氧化硅含量的分光光度法测定方法、原理、试验条件。本文件适用于锂离子电池硅炭复合负极材料，硅元素质量分数小于20%。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T13732GB/T27404GB/T38823粒度均匀散料抽样检验通则实验室质量控制规范食品理化检测硅炭3术语和定义GB/T38823界定的术语和定义适用于本文件。4原理试样采用氢氟酸和盐酸的混合溶液溶解其中的二氧化硅，随后与钼酸铵混合使硅酸离子形成硅钼杂多酸，再通过1-氨基-2-萘酚-4-磺酸（1，2，4-酸）还原剂将其还原成硅钼蓝，从而可以通过分光光度计测出二氧化硅含量。同时，试样采用氢氟酸和硝酸的混合溶液，将其中的单质硅和二氧化硅进行溶解，随后与钼酸铵混合，使硅酸离子形成硅钼杂多酸，再通过1，2，4-酸还原剂将其还原成硅钼蓝，从而可以通过分光光度计测出总硅含量。最后，通过总硅含量和二氧化硅含量，可以计算得出试样中硅和二氧化硅各自含量。5试验条件试验应在带尾气处理的通风厨内进行。6试剂和材料6.1去离子水6.2氢氟酸（AR体积比(1+1)6.3盐酸（AR体积比（1+1）3YB/TXXXXX—XXXX6.4硝酸（AR体积比(1+1)6.5氨水（AR体积比(1+4)6.6氯化钠（AR质量分数（10%）6.7硝酸钠（AR质量分数(10%)6.8对硝基苯酚（AR）溶液(0.2%)6.9氯化铝（AR质量分数(45%)6.10钼酸铵（AR）溶液：质量分数(5%)6.11酒石酸（AR）溶液：质量分数(10%)6.121，2，4-酸（AR）溶液，质量分数(0.15%)称取0.15g1，2，4-酸溶于20mL亚硫酸钠溶液(7%)中，然后和180mL亚硫酸钠溶液(10%)混合。此溶液的有效期为两周。6.13硅标准溶液配制：0.02mg/mL移取5mL硅标准储备溶液(1.00mg/mL)于250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，贮存于聚乙烯瓶中，此溶液1mL含20μg硅。7仪器和设备7.1天平：量程精确到0.0001g7.2紫外可见分光光度计分光光度计应具备在波长810nm处测量吸光度时，光谱带宽≤10nm的检测能力。波长测量应精确到±2nm，可通过测量钕谱混合物滤光片的最大吸收值在803nm进行校正，或采用其它合适的校正方法。对于最大吸光度溶液的吸收测量应满足相对偏差不大于0.3%。7.3水浴锅：控温范围室温~100oC，控温精度±1oC，分辨率：0.1oC7.4除特殊说明外，因本实验需要采用氢氟酸，本实验中与所用的所有物件如烧杯、移液管、容量瓶等，均需采用聚四氟乙烯或者聚乙烯材质。8取样取样方法：硅炭按GB/T13732粒度均匀散料抽样检验通则进行取样。用洁净的取样钎（不锈钢牌号316或同等类型；直径：不大于30mm）沿轴线插入包装中，插入深度不得小于包装的4/5。在包装内物料中心轴线周围20mm范围内取样。9试验步骤9.1称样量称取试样，精确至0.0001g。9.2测定次数独立地进行两次测定，取其平均值，若两次测定偏差超过5%，则需进行第三次测定吗，剔除异常值。4YB/TXXXXX—XXXX9.3空白试验随同试料做空白试验。9.4工作曲线分别在8个100mL容量瓶中放入吸取的空白溶液5mL，再于250mL容量瓶中分别移取0，4mL，6mL，8mL，10mL，12mL，14mL和16mL硅标准溶液（0.02mg/mL），加水至50mL，加入3-5滴对硝基苯酚溶液作为指示剂，用氨水(1+4)中和至溶液呈黄色，立即加入盐酸（1+4）5mL，加入5mL钼酸铵溶液，放置20min。加入10mL酒石酸溶液，5mL1，2，4-酸溶液，加水稀释至刻度，摇匀，放置2-10h。采用1cm厚度吸收皿，于分光光度计810nm波长处，用水作参比液测定其吸光度。减去空白溶液吸光度后，与相应的硅质量相对应，绘制成工作曲线。工作曲线X轴为Si浓度，其单位采用mg/L。以上每步加入试剂后均需要摇匀溶液，保持溶液各组分浓度均匀。绘制工作曲线时，至少取5点，使其线性相关系数r>0.9995以上。9.5测定9.5.1SiO2含量测定称取质量为ma(g)试样1放于聚四氟乙烯烧杯中，加入1mL氯化钠溶液、4mL盐酸(1+1)、4mL氢氟酸(1+1)，搅拌使固体样品与溶液充分浸润，采用聚乙烯薄膜覆盖烧杯口，在75℃±2℃水浴中加热，每隔10min以聚四氟乙烯搅拌棒搅拌，并以少量去离子水清洗搅拌棒，加热40min后冷却，加入12mL氯化铝溶液，混匀，移入250mL容量瓶（塑料）中，烧杯反复清洗3-5遍，容量瓶稀释至刻度，摇匀，静置12h后进行干过滤。干过滤：将聚乙烯瓶和漏斗清洗干净并干燥，待用；将摇匀并静置12h的溶液倒入干燥的漏斗和干燥的定性滤纸进行过滤，使用首先过滤的15mL-20mL滤液清洗聚乙烯瓶后倒掉，继续进行过滤，每瓶至少保留50mL滤液。用移液管（塑料）移取滤液5mL按稀释倍数X1装入一定体积的容量瓶中，加水至50mL，加入3-5滴对硝基苯酚溶液作为指示剂，用氨水(1+4)中和至溶液呈黄色，立即加入5mL盐酸（1+4加入5mL钼酸铵溶液，放置20min。加入10mL酒石酸溶液，5mL1，2，4-酸溶液，加水稀释至刻度，摇匀，放置2-10h后于分光光度计810nm波长处，用水作参比液测定其吸光度。以上每步加入试剂后均需要摇匀溶液，保持溶液个组分浓度一致。从工作曲线上查出分取试样溶液1相应的硅含量Ca(mg/L)，计算出二氧化硅的质量分数w(SiO2)。9.5.2单质硅含量测定称取质量为mb(g)试样2放于聚四氟乙烯烧杯中，加入1mL硝酸钠溶液、4mL硝酸(1+1)、4mL氢氟酸(1+1)，搅拌使固体样品与溶液充分浸润，使用聚乙烯薄膜覆盖烧杯口，在75℃±2℃水浴中加热，每隔10min以聚四氟乙烯搅拌棒搅拌，并以少量去离子水清洗搅拌棒，加热40min后冷却，加入12mL氯化铝溶液，混匀，移入250mL容量瓶(塑料)中，烧杯反复清洗3-5遍，容量瓶稀释至刻度，摇匀，静置12h后进行干过滤。干过滤：将聚乙烯瓶和漏斗清洗干净并干燥，待用；将摇匀并静置12h的溶液倒入干燥的漏斗和干燥的定性滤纸进行过滤，使用首先过滤的15-20mL滤液清洗聚乙烯瓶后倒掉，继续进行过滤，每瓶至少保留50mL滤液。用移液管(塑料)5mL按稀释倍数X2装入一定体积的容量瓶中，加水至50mL，加入3-5滴对硝基苯酚溶液作为指示剂，用氨水(1+4)中和至溶液呈黄色，立即加入5mL盐酸(1+4)，加入5mL钼酸铵溶液，放置20min。加入10mL酒石酸溶液，5mL1，2，4-酸溶液，加水稀释至刻度，摇匀，放置2-10h后于分光光度计810nm波长处，用水作参比液测定其吸光度。以上每步加入试剂后均需要摇匀溶液，保持溶液个组分浓度一致。从工作曲线上查出分取试样溶液2相应的硅Cb(mg/L)含量，计算出总二氧化硅的质量分数，减去9.5.1测试的二氧化硅质量分数，可计算出单质硅质量分数w(Si)。5YB/TXXXXX—XXXX9.5.3建议取样质量和稀释倍数根据紫外分光光度法吸光度测量准确性需求，建议取样质量和稀释倍数与样品中含有的二氧化硅质量分数形成一定关系。由于测试方法是测定溶液中的二氧化硅或总硅含量，故具体建议值也以二氧化硅或总硅含量进行表示：具体如表1所示。表1建议取样质量和稀释倍数SiO2或总硅含量范围（%）建议取样质量（g）建议稀释倍数X1或X2<50.2255~100.12510~200.15010试验数据处理10.1二氧化硅的质量含量w(SiO2)，按下列公式计算：式中：ma—试样1质量的数值，单位为克（g）;X1—9.5.1中稀释倍数Ca—分取试样溶液1中自工作曲线上获得的吸收后溶液中硅的浓度，单位为毫克每升（mg/L计算结果保留小数点后两位。10.2单质硅的质量含量w(Si)式中：mb—试样2质量的数值，单位为克（gX2—9.5.2中稀释倍数Cb—分取试样溶液2中自工作曲线上获得的吸收后溶液中硅的浓度，单位为