一种检测痕量Fe(II)的毛细管电泳方法技术

本发明专利技术公开了一种检测痕量Fe(II)的毛细管电泳方法，利用邻二氮菲与Fe(II)离子的高特异性络合作用，结合毛细管电泳强大的分离功能和在线富集技术，建立了一种快速、简便且高效的测定Fe(II)的毛细管电泳新方法，并成功应用于磷酸铁样品中(大量Fe(III)背景下)痕量Fe(II)含量的测定，毛细管区带电泳(CZE)和场放大进样(FESI)的检测限分别为0.4μM和2.5nM，这是目前技术水平所不能达到的，从而本发明专利技术能够在需要更高精度，特别是电池级原料不同痕量元素(包括不同价态的同种元素)的检测中应用，具有重要的工业应用价值。

A capillary electrophoresis method for the determination of trace Fe (II)

The invention discloses a method for detection of trace Fe (II) by capillary electrophoresis method, using two adjacent Orthophenanthroline and Fe (II) high specific ion complexation, and capillary electrophoresis with powerful separation function and online enrichment technology, establish a rapid, simple and efficient determination of Fe (II) capillary a new method of electrophoresis, and successfully applied to samples of iron phosphate (Fe (III) under the background of trace Fe (II)) were determined by capillary zone electrophoresis (CZE) and field sampling (FESI) detection limits were 0.4 M and 2.5nM, which is currently the technical level can to achieve, thus the invention can require higher precision, especially the battery grade raw materials of different trace elements (including the same element in different valence) application in detection has important industrial application value.

【技术实现步骤摘要】
一种检测痕量Fe(II)的毛细管电泳方法
本专利技术涉及一种检测痕量Fe(II)的毛细管电泳方法，具体涉及一种在高浓度三价铁离子Fe(III)背景下测定痕量二价铁离子Fe(II)量的毛细管电泳新方法，属于分析测试

技术介绍
二次锂离子电池因比能量高、使用寿命长、工作电压高等一系列优点而得到广泛应用,是现代高性能电池的代表，尤其在当今世界石油资源日渐紧张，环境污染日趋严重情况下，动力锂离子二次电池越来越受关注。橄榄石型的磷酸铁锂(LiFePO4)由于具有价格便宜、环境友好、循环性及倍率性能高成为最有潜力的锂离子电池正极材料。磷酸铁是制备锂离子电池材料磷酸铁锂的重要原料，其纯度对产品磷酸铁锂的结晶度和纯度有很大的影响，并最终影响到电池材料的电化学性能。特别是磷酸铁中痕量二价铁离子Fe(II)，在后续磷酸铁锂制备过程中有可能成为磁性物，从而对该批次电池材料的使用留下安全隐患。磷酸铁中痕量Fe(II)的监测分析因为高背景Fe(III)的存在一直是磷酸铁锂电池生产中的一个难题，也未有相应的标准方法。专利201310096378.1中，用席夫碱化合物2-吡啶甲醛-对苯二腙作为三价铁Fe(III)的络合剂，且二价铁不会参与络合，专利利用此选择性络合从而可以选择性地以荧光光度计定量测试三价铁含量，但优选测定三价铁离子浓度在5×10-7～5×10-5mol/L，该标准远低于实际商品化LiFePO4中三价铁离子的含量；专利201110168689.1中，利用三价铁可以与磺基水杨酸络合，使用分光光度计测试。但是该方法不适用于在大量二价铁环境中选择性测试三价铁；专利201210339919.4中，使用邻二氮菲作为络合剂进行磷酸铁锂中三价铁离子Fe(III)的测试，但该方法存在方法复杂，结果精确度不高的缺点。而其他常用方法如电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对元素价态无法区分，化学滴定则不能实现微量检测。因此，目前痕量Fe(II)的监测分析方法主要存在以下问题：一是目前二价铁离子Fe(II)测试方法中，Fe(II)的检测限较高，其结果不够准确；二是在高三价铁离子Fe(III)的背景下，目前测试方法中多采用价态转移的方法，测试得到总铁含量。而没有其他技术手段将不同价态的区分开来，在实际应用中有较多限制。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种检测痕量Fe(II)的毛细管电泳方法，利用邻二氮菲与Fe(II)离子的高特异性络合作用，结合毛细管电泳强大的分离功能和在线富集技术，建立了一种快速、简便且高效的测定Fe(II)的毛细管电泳新方法，并成功应用于磷酸铁样品中(大量Fe(III)背景下)痕量Fe(II)含量的测定，毛细管区带电泳(CZE)和场放大进样(FESI)的检测限分别为0.4μM和2.5nM，这是目前技术水平所不能达到的，从而本专利技术能够在需要更高精度，特别是电池级原料不同痕量元素(包括不同价态的同种元素)的检测中应用。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：一种检测痕量Fe(II)的毛细管电泳方法，包括如下步骤：1)采用纯浓盐酸将磷酸铁样品溶解，至溶液变澄清后，再用纯净水稀释至所需浓度，制备得到待测液A(即待测样品稀释液)；2)配制二价铁离子Fe(II)含量为0.0～2.0μg/mL的标准溶液；3)利用毛细管区带电泳(CZE)方法或场放大进样(FESI)方法测试待测液A的吸光度；4)利用以下公式计算磷酸铁样品中的二价铁离子Fe(II)含量：其中，Fe(II)％表示待测液A中二价铁离子Fe(II)的百分含量；A表示所述待测液A对应的吸光度；A1表示二价铁离子Fe(II)含量为C1的标准溶液对应的吸光度，A2表示二价铁离子Fe(II)含量为C2的标准溶液对应的吸光度。进一步地，步骤1)中所述纯浓盐酸的摩尔浓度为10-12mol/L。进一步地，利用毛细管区带电泳方法测试待测液A的吸光度包括：将步骤1)制备的待测液A与添加剂CTAB和邻二氮菲加入到缓冲液中，测试待测液A的吸光度。进一步地，所述添加剂CTAB在缓冲液中的终浓度为0.02～2mM，所述邻二氮菲在缓冲液中的终浓度为0.1～100mM。进一步地，选择pH为5.0，摩尔浓度为100mM的醋酸钠溶液作为缓冲液。进一步地，利用场放大进样方法测试待测液A的吸光度包括：在进样之前引入一段0.5psi×5s的水柱以提高进样效率，测试待测液A的吸光度。进一步地，场放大进样方法的进样条件为在2kV的条件下进样1.5min。进一步地，场放大进样方法中，整个测试过程中毛细管恒温在25℃，检测波长设置为266nm，所有的测定均重复至少三次。由于采用本专利技术的技术方案，本专利技术较现有技术具有以下优点：1、本专利技术所采用的邻二氮菲与Fe(III)和Fe(II)络合的稳定常数相差近7个数量级(lgβ3(Fe3+)＝14.1，lgβ3(Fe2+)＝21.3)，十分有利于邻二氮菲在大量Fe(III)的背景中络合痕量Fe(II)。2、结合毛细管电泳的强大分离功能和在线样品富集技术，可在最大1000倍当量的Fe(III)背景中测定出痕量Fe(II)，检测灵敏度可达2.5nM。3、本专利技术测量磷酸铁中二价铁离子Fe(II)的含量稳定性好，精密度高，具有重要的工业应用价值。由于毛细管电泳具有高效、快速、灵敏及高度自动化等特点，且所需样品量和溶剂消耗少、对环境污染小，通过结合在线样品富集技术，被广泛用于低浓度离子的检测，例如生物细胞中微量金属离子的检测、空气中金属离子检测、矿物中金属的含量测定以及药品中有效成分的测定等。附图说明图1.CZE模式下不同的电泳缓冲液pH值对[Fe(phen)3]2+出峰的影响。样品溶液：50μMFeSO4+5mMFe2(SO4)3+1mMphen。实验条件：电泳缓冲液，100mM醋酸钠缓冲液+0.2mMCTAB混合溶液；压力进样，0.5psi×5s；分离电压，-30kV。图2.CZE模式下采用不同浓度的醋酸钠缓冲液的电泳图。实验条件：电泳缓冲液，pH为5.0的醋酸钠缓冲液+0.2mMCTAB。样品溶液及其他实验条件同图1。图3(a).CZE模式下电泳缓冲液中添加CTAB的电泳图；图3(b).CZE模式下电泳缓冲液中未添加CTAB的电泳图。实验条件：电泳缓冲液，100mM醋酸钠缓冲液(pH5.0)+0.2mMCTAB。样品溶液及其他实验条件同图1。图4.CZE模式下电泳缓冲液中添加了不同浓度CTAB的电泳图。实验条件：电泳缓冲液，100mM醋酸钠缓冲液(pH5.0)。样品溶液及其他实验条件同图1。图5.FESI过程中采用不同进样电压的电泳图。样品溶液：10nMFeSO4+10μMFe2(SO4)3+10μMphen。实验条件：电泳缓冲液，100mM醋酸钠缓冲液(pH5.0)+0.2mMCTAB；进样时间，1.5min；分离电压，-30kV。图6.FESI过程中采用不同进样时间的电泳图。实验条件：进样电压，+2kV。样品溶液及其他实验条件同图5。具体实施方式下面通过实施例进一步详细描述本专利技术的方法，但这并非是对本专利技术的限制，本领域技术人员根据本专利技术的基本思想，可以做出各种修改或改进，只要不脱离本专利技术的基本思想，均在本专利技术的范围之内。实施例1、主要试剂及溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测痕量Fe(II)的毛细管电泳方法，包括如下步骤：1)采用纯浓盐酸将磷酸铁样品溶解，至溶液变澄清后，再用纯净水稀释至所需浓度，制备得到待测液A；2)配制二价铁离子Fe(II)含量为0.0～2.0μg/mL的标准溶液；3)利用毛细管区带电泳方法或场放大进样方法测试待测液A的吸光度；4)利用以下公式计算磷酸铁样品中的二价铁离子Fe(II)含量：

【技术特征摘要】
1.一种检测痕量Fe(II)的毛细管电泳方法，包括如下步骤：1)采用纯浓盐酸将磷酸铁样品溶解，至溶液变澄清后，再用纯净水稀释至所需浓度，制备得到待测液A；2)配制二价铁离子Fe(II)含量为0.0～2.0μg/mL的标准溶液；3)利用毛细管区带电泳方法或场放大进样方法测试待测液A的吸光度；4)利用以下公式计算磷酸铁样品中的二价铁离子Fe(II)含量：其中，Fe(II)％表示待测液A中二价铁离子Fe(II)的百分含量；A表示所述待测液A对应的吸光度；A1表示二价铁离子Fe(II)含量为C1的标准溶液对应的吸光度，A2表示二价铁离子Fe(II)含量为C2的标准溶液对应的吸光度。2.如权利要求1所述的一种检测痕量Fe(II)的毛细管电泳方法，其特征在于，步骤1)中所述纯浓盐酸的摩尔浓度为10-12mol/L。3.如权利要求1所述的一种检测痕量Fe(II)的毛细管电泳方法，其特征在于，利用毛细管区带电泳方法测试待测液A的吸光度包括：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志伟，谢霞，李鑫，张卫东，周恒辉，
申请(专利权)人：北大先行科技产业有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11