国产ICP-OES ICPAES使用方法

钢研纳克ICP光谱仪 Plasma2000测定镍钴锰酸锂的10种元素含量
关键词：Plasma2000，ICP-OES，锂离子电池，镍钴锰酸锂，三元材料
前言
锂离子电池作为二次电池依靠锂离子在正负极之间移动实现电能与化学能的转化，因重量轻、能量密度大、使用寿命长、环保等特点而备受青睐，作为消费类电子电池和工业动力电池广泛应用诸多领域。锂离子电池的正极材料主要有镍钴锰酸锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂以及磷酸铁锂等。层状Li-Ni-Co-Mn-O系列材料（简称三元材料）是目前研究热门的电池正极材料之一，具有比容量高、成本较低、循环性能稳定、安全性能较好的特点，逐步成为小型通讯和小型动力领域应用的主流正极材料。材料生产过程会添加元素以实现材料改性为目的，然而杂质的存在也直接关系到电池的使用性能和寿命，因此准确测定电池正极材料的元素含量对控制电池产品质量非常重要。本实验采用ICP-OES法测定镍钴锰酸锂中Co、Mn、Ni、Na、Mg、Fe、V、Ca、Al、Cr等元素含量。
仪器优势
Plasma 2000 电感耦合等离子体发射光谱仪（钢研纳克技术股份有限公司）是一种使用方便、操作简单、测试快速的全谱ICP-OES分析仪，具有良好的分析精度和稳定性。仪器特点如下：
固态射频发生器，**高稳定光源；
大面积背照式CCD芯片，宽动态范围；
中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，体积小巧；
多元素同时分析，全谱瞬态直读。
Plasma 2000型ICP-OES光谱仪
样品前处理
准确称取0.1000 g(至±0.0001 g)样品，加入10 mL稀盐酸（1:1），当样品不再溶解加入2 mL硝酸低温加热，待样品反应完全后冷却定容至100 mL容量瓶（溶液A）。准确移取定容后的溶液10.00 mL至100mL容量瓶，加入5mL浓盐酸定容待测（溶液B）。
样品溶解图解
仪器参数
仪器工作参数 设定值 仪器工作参数 设定值
射频功率／W 1200 气流速／L·min-1 0.5
冷却气流速／L·min-1 14.5 蠕动泵转速/rpm 20
载气流速／L·min-1 0.5 进样时间/s 25
样品
选用未知样品进行测试
典型元素谱线
标样 浓度 计算值 误差
标准1 0.005 0.0051 -0.0001%
标准2 0.01 0.0098 0.0002%
标准3 0.05 0.0499 0.0001%
标准4 0.1 0.1001 -0.0001%
标样 浓度 计算值 误差
标准1 0.005 0.0049 0.0001%
标准2 0.01 0.0100 0%
标准3 0.05 0.0500 0.0002%
标准4 0.1 0.1001 -0.0001%
标样 浓度 计算值 误差
标准1 0.005 0.0050 0%
标准2 0.01 0.0100 0%
标准3 0.05 0.0498 0.0002%
标准4 0.1 0.1001 -0.0001%
准确度及方法回收率
元素 测定值/% 加标量% 加标回收率%
Co 17.52 10 97.1
Mn 17.33 10 102.8
Ni 21.68 20 104
Na 0.0814 0.1 98
Mg 0.0389 0.05 99.3
Fe 0.0553 0.05 104.8
V <0.0003（0.0002） 0.005 106
Ca 0.0418 0.05 100.2
Al 0.0533 0.05 93.4
Cr 0.0015 0.005 102
方法测定下限
在仪器工作条件下对标准溶液系列的空白溶液连续测定11次，以10倍标准偏差计算方法中各待测元素的测定下限。
 各元素的分析谱线及测定下限
元素 谱线/nm 测定下限/%
Co* 238.892 --
Mn* 257.610 --
Ni* 341.476 --
Na 589.592 0.0039
Mg 280.271 0.0017
Fe 238.204 0.0003
V 309.311 0.0003
Ca 396.847 0.0003
Al 396.152 0.0021
Cr 283.563 0.0009
    注：*为主量元素，不测检出限
结论
利用Plasma 2000光谱仪对镍钴锰酸锂中元素进行测定，下限在0.0003-0.004%，微量元素回收率均在90%-110%之间。综上，Plasma 2000能够快速、准确、可靠的测定镍钴锰酸锂三元材料中的主量和微量元素。

Plasma2000测定磷酸铁锂中的溶出铁元素及锂、镍、铜、锌、镁、铬元素
关键词：Plasma2000，ICP-OES，磷酸铁锂，溶出铁，金属元素，全谱瞬态直读
磷酸铁锂是一种典型锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、价格低廉以及环境友好等特点。其中锂元素与铁元素分别占据着M1和M2位，含量与性能息息相关，同时若其杂质含量过高会影响电极材料的纯度，有些金属元素杂质还会对电化学性能产生有害影响，例如铬、镍、锌等的磁性金属单质会影响电池的自放电过程，因此测定磷酸铁锂中溶出铁元素及锂、镍、铜、锌、镁、铬元素具有重要意义。
仪器特点
Plasma 2000 电感耦合等离子体发射光谱仪（钢研纳克技术股份有限公司）是一种使用方便、操作简单、测试快速的全谱ICP-OES分析仪，具有良好的分析精度和稳定性。仪器特点如下：
固态射频发生器，**高稳定光源；
大面积背照式CCD芯片，宽动态范围；
中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，体积小巧；
多元素同时分析，全谱瞬态直读。
Plasma 2000型ICP-OES光谱仪
样品前处理
锂元素测试
仪器参数
仪器工作参数
仪器工作参数 设定值 仪器工作参数 设定值
射频功率／W 1250 气流速／L·min-1 0.5
冷却气流速／L·min-1 13.5 蠕动泵转速/rpm 20
载气流速／L·min-1 0.5 进样时间/s 25
典型元素谱线
光谱扫描后，根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况，选其灵敏度适宜、谱线周围背景低且无其他元素明显干扰的谱线作为待测元素的分析线。其典型谱线见下图及下表。
准确度
按照实验方法测定样品，结果见下表
各元素的测定值        %
元素 测定值
Fe 0.1857 
Li 4.610
Ni 0.0023
Cu 0.0037
Zn 0.0035
Cr 0.0105
Mg 0.0146
方法检出限
在该方法选定条件下，对铁基体空白溶液连续测定11次，以3倍标准偏差计算方法中各待测元素检出限。
各元素的分析谱线及检出限
元素 谱线nm 检出限ug/ml
Fe 234.349 0.018
Li 670.784 0.036
Ni 231.604 0.0039
Cu 324.754 0.0072
Zn 202.548 0.0015
Cr 267.716 0.0039
Mg 280.271 0.0285
结论
Plasma 2000光谱仪对磷酸铁锂中Fe、Li、Ni、Cu、Zn、Cr、Mg等元素进行测定，稳定性较好，检出限在0.0015ug/mL-0.0285ug/mL之间。Plasma 2000能够快速、准确、可靠的测定磷酸铁锂中Fe、Li、Ni、Cu、Zn、Cr、Mg等元素。
缺加标回收率数据，精密度数据，检出限数据需要更新。

Plasma 2000仪器特点
稳健的全固态光源
 全固态射频发生器，体积小、效率高，全自动负载匹配，速度快、精度高，能适应各种复杂基体样品及挥发性的测试，具有优异的长期稳定性。
 垂直炬管的设计，具有更好的样品耐受性，减少了清洁需求，降低了备用炬管的消耗。
 简洁的炬管安装定位设计，快速定位，的位置重现。 
 实时仪器运行参数，高性能CAN工业现场总线，**通讯可靠。
精密的光学系统
中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，使用**纯SiO2棱镜，高光路传输效率，保证了深紫外区的元素测量。
 优化的光学设计，采用非球面光学元件，改善成像质量，提高光谱采集效率。
光室多点充气技术，缩短光室充气时间，提高紫外光谱灵敏度及稳定性，开机即可测量。
光室气路立，可充氮气或氩气。
  包围式立体控温系统，**光学系统长期稳定无漂移。
进样系统
仪器配备系列经过优化的进样系统，可用于、高盐/复杂基体样品、含氢氟酸等样品的测试。
使用一体式炬管，易于维护，转换快速，使用成本低。
使用质量流量控制器控制冷却气、气和载气的流量，流量连续可调，**测试性能长期稳定。
4通道12滚轮蠕动泵，泵速连续可调，确保样品导入稳定性。
器
大面积背照式CCD器, 全谱段响应，高紫外**化效率，抗饱和溢出，具有较宽的动态范围和较快的信号处理速度。
 一次曝光，完成全谱光谱信号的采集读取，从而获得更为快速、准确的分析结果。
 同类产品中靶面尺寸，**像素，单像素面积24μm X 24μm，半导体制冷,制冷温度-35℃，具有更低的噪声和更好的稳定性。
软件系统
人性化的界面设计，流畅易懂，简便易用，针对分析应用优化的软件系统，无须复杂的方法开发，即可快速开展分析操作。
多窗口多方法分析程序，可同时测量、编辑、查看不同的方法数据。
软件谱线库具有7万多条谱线库，智能提示潜在干扰元素，帮助用户合理选择分析谱线。
提供多样化的标准系列编辑模式，支持先测试后设置标准、“三明治”方法测试样品等多种曲线校准模式。
软件支持标准曲线法、标准加入法等分析方法，具有扣除空白、内标校正、干扰校正等多种数据处理方法。
轻松的测试方式设置，直观的测试结果显示，具有多种报表输出格式。

Plasma 2000ICP-OES
全谱电感耦合等离子体光谱仪
Plasma 2000可广泛适用于冶金、地质、材料、环境、食品、医药、石油、化工、生物、水质等各领域的元素分析。
1、 中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，径向观测，具有稳健的能力。
2、 稳定的自激式固态射频发生器，体积小巧，匹配速度快，确保仪器的高精度运行及优异的长期稳定性。
3、 高速面阵CCD采集技术，单次曝光获取全部谱线信息，真正实现“全谱直读”。
4、 功能强大的软件系统，简化分析方法的开发过程，为用户量身打造简洁、舒适的操作体验。
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