如何檢測稀土鹽?

作者 : Challey,ESM China

稀土元素不僅僅是目前主流鋰電池電極材料製備的重要成份之一,也是鉛酸蓄電池或鎳氫電池的正極製備原材料。儘管這些稀土材料含量較少,但怎樣在製造環節確保電池的可靠性,對它們的檢測就變得非常重要。

新能源電動車(EV)已在世界各國如火如荼地發展中,在全球雙碳策略的推動下,中國、美國、歐洲等均表示要在2035年停售燃油車,這為新能源電動車帶來了持續的發展空間,新能源電動車中最核心的部份是「能源」,這個「能源」的核心其實就是電池。

眾所周知,稀土元素不僅僅是目前主流鋰電池電極材料製備的重要成份之一,也是鉛酸蓄電池或鎳氫電池的正極製備原材料。這些材料包括氯化銪(EuCl3) 、氯化鋱(TbCl3)和氯化釤(SmCl3),儘管這些稀土材料含量較少,但怎樣在製造環節確保電池的可靠性,對它們的檢測就變得非常重要。

稀土鹽

稀土鹽種類很多,其中包括氯化銪(EuCl3) 、氯化鋱(TbCl3)和氯化釤(SmCl3)在內的稀土鹽是工業中具有多種用途的化合物,如用於製造電動車電池、照明產品和在手機等可攜式電子裝置中。

稀土金屬和鹽通常使用昂貴的技術(如質譜法)進行測量,某些用戶可能無法使用或過於複雜而無法輕鬆管理。在這些情況下,像Ocean ST微型光譜儀這樣功能強大但簡單的設備提供了一種有吸引力且可行的替代方案。

氯化銪(EuCl3)的螢光及其測量

EuCl3是一種主要用於研究的無機化合物,受螢光激發時會發出微紅色的光,使其在某些照明產品中具有吸引力。

為了測量78mM濃度EuCl3溶液的螢光回應,使用了帶有Ocean Insight LSM LED (365nm和385nm)和LDC-1控制器的Ocean ST-VIS微型光譜儀(350-810nm)。溶液在支架中的1cm石英比色皿中取樣,LED光束與樣品成90°。激發側的光纖直徑為400µm,收集側的光纖直徑為 200µm。對於比色皿支架中的液體樣品,也可以使用分叉光纖。

模組化光譜設置的一個優點是可以輕鬆更換元件以最佳化測量。例如,在這些測量中,測試了365nm和385nm激發波長來比較每個波長的發射回應,然後將不同平均值的boxcar平均值應用於結果(1)。

1Ocean ST微型光譜儀測量氯化銪的螢光響應。系統靈活性使我們能夠最佳化激發波長和boxcar

Boxcar平滑是一種在光譜資料中對一組相鄰探測器進行平均的技術。Boxcar寬度值越大,數據越平滑,SNR越高。但如果輸入的值太高,會導致光譜解析度下降,峰會變平。SNR將提高平均畫素數的平方根。

氯化鋱(TbCl3)的螢光及其測量

TbCl3是一種化合物。其明亮的螢光(綠光)使TbCl3成為照明和LCD的綠色螢光粉的理想成份。使用與前面描述的類似設置,我們在1cm石英比色皿中測量了 78mM濃度TbCl3溶液的螢光,我們使用了365nm LED激發。 Ocean ST-VIS積分時間設置為1秒(積分時間可設置為3.8ms-6s),並在1次和5次平均值處應用Boxcar平滑。結果如2所示。

2:當用365nm LED激發時,氯化鋱溶液在550nm附近顯示出強烈的螢光峰。

Ocean ST微型光譜儀還可以進行紫外波長處的吸光度和輻照度檢測、等離子監測、短波NIR (645-1085 nm)中的反射監測等,它不僅僅在消費電子,也可以在工業等多個領域進行應用。它可在超緊湊的尺寸內提供出色的紫外線回應、高速光譜採集和高訊號雜訊比 (SNR)性能。

同時,它對於某些特殊產業有著較大的用途。

Ocean ST微型光譜儀。

本文原刊登於EDN China網站。

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