CN102141538B - 一种利用循环伏安法测定亚磷酸根浓度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用循环伏安法测定亚磷酸根浓度的方法，该方法通过确定亚磷酸根在裸Pt电极上的氧化峰峰电流强度与亚磷酸根浓度间的定量比例关系建立工作曲线并拟合为线性公式，依据待测样品的氧化峰值代入公式可得亚磷酸根浓度。本发明检测结果准确，与传统的测定亚磷酸根浓度的氧化还原滴定法、纸色谱法、薄层色谱法和离子交换色谱法等相比，具有实验条件简单、操作简便、节约时间等优点，在涂料、电镀行业等领域具有较大的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种测定亚磷酸根浓度的方法，特别涉及一种利用循环伏安法测定亚磷酸根浓度的方法。
背景技术
亚磷酸盐在涂料等行业有广泛的应用，对其浓度进行检测很有必要。另外，亚磷酸根也会在化学镀中作为副产物出现。在化学电镀行业中，一般使用次亚磷酸盐镀液。随着化学镀的进行，亚磷酸根的浓度会增加，导致化学镀速度下降、析出金属机械性能变差、镀膜恶化、镀液自分解等问题。因此，测定亚磷酸根的浓度对于无电解镀的生产控制、老化液再生以及废液处理都十分重要。
目前，测定亚磷酸根浓度的方法主要有氧化还原滴定法、纸色谱法、薄层色谱法和经典的离子交换色谱法等。其中氧化还原滴定法的实验条件苛刻。纸色谱法、薄层色谱法和经典的离子交换色谱法在分离和检测过程中所需时间较长。因此实际生产中急需一套行之有效的快速测定亚磷酸根浓度的方法，并要求该方法便于操作。
鉴于此，我们尝试用循环伏安法探讨亚磷酸根的电极氧化峰峰电流强度与亚磷酸根浓度间的定量比例关系，建立工作曲线，从而能方便而快捷地测定亚磷酸根浓度。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用循环伏安法测定亚磷酸根浓度的方法，该种方法能实现简捷、快速地测定亚磷酸根浓度。
一种利用循环伏安法测定亚磷酸根浓度的方法，包括以下步骤：
(1)配制一系列含不同浓度亚磷酸钠的硫酸水溶液作标准溶液，标准溶液中硫酸的浓度相同；
(2)利用电化学工作站三电极体系扫描，测定配制好的标准溶液的循环伏安曲线，作亚磷酸根氧化峰峰值对数与其浓度对数的关系图ln I～ln C，建立工作曲线，获得线性拟合公式；
(3)将待测样品或其稀释样溶于硫酸溶液，使硫酸的浓度与标准溶液相同，定容待测；
(4)利用上述测定方法测定含待测样品的硫酸水溶液循环伏安曲线，记录亚磷酸根氧化峰值I，利用步骤(2)得到的线性拟合公式计算直接得到待测样品中的亚磷酸根浓度C或经乘以稀释倍数换算得待测样品中亚磷酸根浓度C。
上述利用循环伏安法测定亚磷酸根浓度的方法，优选包括以下步骤：
(1)将待测样品或其稀释样溶于硫酸溶液，使硫酸的浓度为0.5mol/L；
(2)利用电化学工作站三电极体系扫描，工作电极为Pt电极，辅助电极为铂丝，参比电极为饱和甘汞电极，扫描速度为500mV/s，扫描电压范围为-0.2V～1.2V，正向扫描测定配制好的标准溶液的循环伏安曲线，记录亚磷酸根氧化峰值I；
(3)将亚磷酸根氧化峰值I代入公式ln I＝1.72438+0.58806ln C计算出C，C为待测样品中的亚磷酸根浓度或经乘以稀释倍数换算得待测样品中亚磷酸根浓度。
本发明通过亚磷酸根电化学行为的反复试验发现亚磷酸根浓度的对数与其氧化峰峰电流的对数呈良好的线性关系，通过该线性关系利用测定氧化峰直接计算亚磷酸根浓度，本方法实验条件简单、快速、简捷、准确。
亚磷酸根电化学行为的研究：分别配制0.5mol/L的硫酸水溶液及含5g/L亚磷酸钠的硫酸水溶液(C硫酸＝0.5mol/L)。利用CHI660型电化学综合测试仪(工作电极为Pt电极，辅助电极为铂丝，参比电极为饱和甘汞电极，正向扫描)考察亚磷酸根在硫酸介质中的电化学行为。图1中，a曲线为Pt电极在0.5mol/L硫酸介质中的伏安行为，b曲线为Pt电极在含5g/L亚磷酸钠的硫酸介质中的循环伏安行为。Pt电极在硫酸介质中的伏安行为是：-0.2V～0V电位范围内出现的峰为氢的吸脱附峰，而0.5V～1.0V附近出现的峰对应于氧的吸脱附峰。当硫酸介质中含5g/L亚磷酸钠时，正向扫描，氢的吸脱附电量大大降低，在0.4V～0.8V电位范围出现一个较宽的氧化峰A，对应于亚磷酸根氧化成磷酸根的电化学过程。测定含不同浓度亚磷酸钠的硫酸溶液(0.5mol/L)的循环伏安曲线，如图2所示。a，b，c，d，e，f对应的亚磷酸钠浓度分别为5g/L，10g/L，15g/L，20g/L，25g/L，30g/L。可以看出，随着亚磷酸根浓度增大，其电极氧化峰值电位不变，峰电流逐渐增大。作亚磷酸根氧化峰峰值对数与其浓度对数的关系图，即ln I～ln C(图3所示)，得到工作曲线。在该实验条件下，亚磷酸根浓度的对数与其氧化峰峰电流的对数呈良好的线性关系。对亚磷酸钠溶液(0.5mol/L硫酸+5g/L亚磷酸钠溶液)pt电极氧化过程的影响，实验结果如图4所示。a，b，c，d，e，f对应的扫描速度分别为50mV/s，100mV/s，200mV/s，300mV/s，400mV/s，500mV/s，随扫描速度增大，峰A的峰电流逐渐增大。峰电流强度与扫描速度呈线性关系(图5所示)，表明亚磷酸根在Pt电极上的反应受吸附过程控制。
附图说明
图1为0.5mol/L硫酸介质及亚磷酸钠(5g/L)在硫酸介质中的循环伏安行为
图2为亚磷酸钠浓度变化对其电极循环伏安行为的影响
图3为亚磷酸根氧化峰峰值对数与其浓度的对数关系图
图4为扫描速度对其电极循环伏安行为的影响
图5为亚磷酸根氧化峰峰值与扫描速度的线性关系图
具体实施方式：
实施例1
利用循环伏安法测定亚磷酸根浓度的方法：
(1)配置含不同浓度亚磷酸钠的硫酸溶液(5g/L，10g/L，15g/L，20g/L，25g/L，30g/L)作为标准溶液，硫酸浓度均为0.5mol/L；
(2)利用电化学工作站测定配置好的标准溶液，测定条件为：工作电极为Pt电极，辅助电极为铂丝，参比电极为饱和甘汞电极，扫描速度为500mV/s，扫描电压范围为-0.2V～1.2V，正向扫描，作亚磷酸根电极氧化峰峰值对数与其浓度对数的关系图(ln I～ln C)，建立工作曲线，得到线性拟合公式ln I＝1.72438+0.58806ln C；
(3)将待测样品或其稀释样溶于硫酸溶液定容，硫酸终浓度为0.5mol/L，待测。
(4)用相同方法测定含待测样品的硫酸溶液，根据氧化峰值I，利用得到的线性拟合公式计算测定溶液中的亚磷酸根浓度C′，乘以稀释倍数换算得待测样品中亚磷酸根的最终浓度C。
应用实例
配制含硫酸镍(5g/L)、络合剂(丁二酸6g/L+苹果酸4.5g/L)和亚磷酸钠(5g/L)的模拟电镀液10ml。利用CHI660型电化学综合测试仪(工作电极为的Pt电极，辅助电极为铂丝，参比电极为饱和甘汞电极，扫描速度为500mV/s，扫描电压范围为-0.2V～1.2V，正向扫描)进行测定。由于测定条件与实施例1的实验条件一致，所以采用图3建立的工作曲线即可，拟合公式为ln I＝1.72438+0.58806ln C。
扫描模拟电镀液的循环伏安曲线，氧化峰A峰值I为1.41×10-4A。利用拟合公式换算出亚磷酸钠的浓度为4.79g/L，与实际浓度(5g/L)偏差4.2％，说明此方法实际可行。
Claims (2)
1.一种利用循环伏安法测定亚磷酸根浓度的方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）配制一系列含不同浓度亚磷酸钠的硫酸水溶液作标准溶液，标准溶液中硫酸的浓度相同；
（2）利用电化学工作站三电极体系扫描，测定配制好的标准溶液的循环伏安曲线，作亚磷酸根氧化峰峰值对数与其浓度对数的关系图ln I～ln C，建立工作曲线，获得线性拟合公式；
（3）将待测样品或其稀释样溶于硫酸水溶液，使硫酸的浓度与标准溶液相同，定容待测；
（4）利用电化学工作站三电极体系扫描测定含待测样品或其稀释样的硫酸水溶液循环伏安曲线，记录亚磷酸根氧化峰值I，利用步骤（2）得到的线性拟合公式计算直接得到待测样品中的亚磷酸根浓度C或经乘以稀释倍数换算得待测样品中亚磷酸根浓度C。
2.一种利用循环伏安法测定亚磷酸根浓度的方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）将待测样品或其稀释样溶于硫酸溶液，使硫酸的浓度为0.5mol/L；
（2）利用电化学工作站三电极体系扫描，工作电极为Pt电极，辅助电极为铂丝，参比电极为饱和甘汞电极，扫描速度为500mV/s，扫描电压范围为-0.2V～1.2V，正向扫描测定配制好的含待测样品或其稀释样的硫酸溶液，记录亚磷酸根氧化峰值I；
（3）将亚磷酸根氧化峰值I代入公式ln I=1.72438+0.58806ln C计算出C，C为待测样品中的亚磷酸根浓度或经乘以稀释倍数换算得待测样品中亚磷酸根浓度。
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