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【熱點(diǎn)應(yīng)用】XRF在石墨微量無(wú)機(jī)組分分析中的應(yīng)用

馬爾文帕納科 2023-12-08 | 閱讀：1799

本文摘要

本文介紹了馬爾文帕納科為石墨微量無(wú)機(jī)組分提供了一種前處理簡(jiǎn)單、環(huán)保,、安全且快速的分析方法,。這套XRF分析方法，采用壓片制樣,，樣品無(wú)需消解,，過(guò)程自動(dòng)化程度極高，為選礦,、研發(fā)及生產(chǎn)提供了更高效,、便捷且準(zhǔn)確的解決方案。

應(yīng)用背景

石墨由于其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)和電學(xué)特性,，是優(yōu)質(zhì)的鋰電池負(fù)極材料,。同時(shí)得益于廉價(jià)易得和易于加工的特點(diǎn)，石墨化碳材料成為當(dāng)今商業(yè)化最早,、應(yīng)用最廣泛且最成熟的負(fù)極材料,。

在石墨材料應(yīng)用于鋰電行業(yè)的過(guò)程中，原生礦物當(dāng)中含有的硅鋁鈣鎂鐵等雜質(zhì)元素,，以及通過(guò)表面處理,、包覆改性、摻雜等方式引入最終產(chǎn)品中的不同元素,，其含量信息和分布負(fù)載情況對(duì)于最終產(chǎn)品的比容量、倍率性能等有著突出影響,。如何測(cè)定這部分無(wú)機(jī)組分對(duì)于選礦,、研發(fā)及生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

常用檢測(cè)方法的桎梏

當(dāng)前,，業(yè)內(nèi)較多使用濕法化學(xué)分析石墨中的微量元素,，過(guò)程中需通過(guò)灰化或消解方法進(jìn)行樣品前處理，相關(guān)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有：JC/T 2571-2020和YS/T 587.5-2006,。由于石墨材料的特性,，灰化前處理對(duì)于坩堝材料非常苛刻,，鉑坩堝易損成本高昂,，瓷坩堝存在樣品損耗，其他材質(zhì)坩堝易污染樣品,。同樣的,，消解法前處理則存在樣品殘留的問(wèn)題,。

馬爾文帕納科解決方案

相對(duì)而言，XRF具有前處理簡(jiǎn)單,、環(huán)保,、安全和快速的特點(diǎn)，通過(guò)適宜的譜儀選型和調(diào)試可以實(shí)現(xiàn)寬元素范圍內(nèi)的ppm級(jí)分析,，且具有優(yōu)異的分析精度,。對(duì)于石墨材料從礦產(chǎn)品到負(fù)極材料過(guò)程中的微量無(wú)機(jī)組分分析，XRF有著突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),。

馬爾文帕納科作為擁有百年X射線分析設(shè)備研發(fā)和生產(chǎn)歷史的XRF供應(yīng)商,，不僅在產(chǎn)品技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新方面持續(xù)發(fā)力，而且也努力通過(guò)豐富的專業(yè)知識(shí)整合技術(shù)方案以饗行業(yè)用戶,。對(duì)于石墨材料,，馬爾文帕納科通過(guò)整合旗下最新型號(hào)的Zetium高功率XRF光譜儀、一整套碳基參考物質(zhì)和應(yīng)用軟件和知識(shí),，提供了一套一站式的分析解決方案,。

Zetium

X射線熒光光譜儀

樣品制備：

該方案采用了便捷的壓片式樣品前處理方式，不需要進(jìn)行樣品的消解,，且過(guò)程自動(dòng)化程度極高,，在必要情況下可以進(jìn)行整體流程的全自動(dòng)化改造。樣品壓片如圖1所示,。

圖1 石墨樣品壓片

Zetium XRF光譜儀進(jìn)行分析：

前處理完成的石墨壓片將在Zetium高功率XRF光譜儀上完成分析,，分析中使用了馬爾文帕納科特有的石墨中微量無(wú)機(jī)組分分析方案MPBG，結(jié)果中涵蓋Na-Mo范圍內(nèi)18個(gè)無(wú)機(jī)元素的濃度結(jié)果,。方案中使用的部分元素工作曲線示例如圖2-4,。

圖2 V元素的工作曲線

圖3 Ni元素的工作曲線

圖4 Mo元素的工作曲線

為了適應(yīng)當(dāng)前石墨材料對(duì)于微量組分的關(guān)注，分析方案中的各元素曲線范圍也進(jìn)行了相應(yīng)的濃度匹配,，并評(píng)估了相應(yīng)的檢出下限,。曲線濃度范圍和檢出下限信息如表1和表2所示。

表1 MPBG方案的曲線濃度范圍

同時(shí),，為了驗(yàn)證方法的有效性,，本實(shí)驗(yàn)中使用了進(jìn)口標(biāo)物BAM S009進(jìn)行了數(shù)據(jù)比對(duì)，部分金屬元素的比對(duì)結(jié)果如表3所示,。

表3 BAM 5009的XRF結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性對(duì)比

結(jié)論

綜上所述,，馬爾文帕納科通過(guò)一站式的分析解決方案設(shè)計(jì)充分滿足業(yè)界對(duì)于石墨材料分析的需要，并最大程度上發(fā)揚(yáng)了XRF方法制樣和分析流程簡(jiǎn)單,、元素分析范圍廣,、結(jié)果精度高等特點(diǎn)。

由于目前高純石墨標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀缺,，本文僅展示了少量的準(zhǔn)確性比對(duì)結(jié)果,。未來(lái)我們將繼續(xù)尋找適當(dāng)?shù)奶蓟鶚悠烽_展更詳盡的數(shù)據(jù)比對(duì)工作,。

【參考文獻(xiàn)】

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>>> 關(guān)于馬爾文帕納科

馬爾文帕納科的使命是通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行化學(xué),、物性和結(jié)構(gòu)分析,，打造出更勝一籌的客戶導(dǎo)向型創(chuàng)新解決方案和服務(wù)，從而提高效率和產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益,。通過(guò)利用包括人工智能和預(yù)測(cè)分析在內(nèi)的最近技術(shù)發(fā)展,，我們能夠逐步實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。這將讓各個(gè)行業(yè)和組織的科學(xué)家和工程師可以解決一系列難題,，如最大程度地提高生產(chǎn)率,、開發(fā)更高質(zhì)量的產(chǎn)品，并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間,。

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