1. 研究目的与意义
硫铁矿主要用于制造二氧化硫、硫酸以及锂电池，二硫化铁除应用于硫酸工业，金属冶炼工业外，最显著的特点是用于光电材料等领域热电池的制备中，硫铁矿提纯过程中需要充分除杂，杂质的存在会严重的影响电池的寿命和制备，会造成电池变形、电压下降、极化等现象。
一般选用FeS#8322;作为正极材料与最新一代热电池阳极材料Li-B合金构成热电池,而FeS#8322;的状态对Li-B/ FeS#8322;热电池放电特性有相应的影响，本课题旨在高效并精确的测定杂质游离铁含量的方法和测定条件，为热电池产品质量检测提供保障。
热电池用二硫化铁是一种高纯度的二硫化铁，主要存在两种元素，硫元素和铁元素，其中铁元素分为微量的酸溶铁和难溶的有效铁，测定硫铁矿中游离铁含量的方法有：原子吸收法测定微量铁；对氨基酚荧光分光光度法测定铁含量；磺基水杨酸分光光度法测定废水中的铁含量；ICP-AES法测定过铁矿石中的金属元素含量；乙二胺四乙酸（EDTA）配位滴定法；邻菲罗啉分光光度法等。
2. 课题关键问题和重难点
由于硫铁矿中游离铁含量极低，根据高纯二硫化铁中游离铁的微量特点，游离铁含量小于0.2%，因此需要检测方法精密高效，本课题主要采用分光光度法对微量游离铁进行检测，该方法具有快速，精密度高，重现性好等特点，需要进行一系列的方法研究和探讨，最终确定最佳的检测方法和条件并对测定方法相对标准偏差、相对标准偏差、重复性限、再现性限等指标进行评评估，从而评价检测方法的有效性。
在已经确定的工艺路线的前提下，需要进一步优化提高数据。
使用平均相对误差来衡量，测定游离铁的含量重现性好，数据相对误差小，并且能够实现快速高效检测。
3. 国内外研究现状（文献综述）
测定硫铁矿中游离铁含量的方法很多，董顺福等曾采用原子吸收法测定微量铁；蔡亚岐等曾采用对氨基酚荧光分光光度法测定铁含量；张建龙曾采用磺基水杨酸分光光度法测定废水中的铁含量；王丽君等曾采用ICP-AES法测定过铁矿石中的金属元素含量；李玉梅曾采用乙二胺四乙酸（EDTA）配位滴定法；陈碧琼等曾采用邻菲罗啉分光光度法等 REF_Ref126360630 \r \h \* MERGEFORMAT [3]。本课题选用邻菲罗啉分光光度法对硫铁矿中的微量游离铁进行检测，该方法具有快速，精密度高，重现性好等特点，主要用于微量铁含量的测定。对铁含量的测定的研究现状概述如下：
1.张晶晶等人对'邻菲罗琳分光光度法测定微量铁'的实验方案进行了深入讨论后，重新设计实验过程并进行了改进，根据邻二氮菲 (又称邻菲罗琳)与Fe ( II )在酸性溶液中产生颜色反应，生成稳定橙红色配合物， Fe( II) 的含量越高，溶液颜色越深。溶液颜色的深浅对光的吸收程度不同，用分光光度计测定出溶液对510 nm光的吸光度，就可以求出Fe ( II )的浓度 [1]。
2. 北京科技大学化学分析中心的吴永明等人分别采用了三氯化钛还原重铬酸钾滴定和邻菲罗啉示差分光光度法两种方法测定了4个铁矿石标样的全铁含量。通过邻菲罗啉示差分光光度法，以0.6mg Fe作为参比，测定铁溶液的吸光度，绘制工作曲线。结果显示，Fe的含量在0.8~1.6mg时，其Fe的质量与吸光度之间具有很好的线性关系 [2]。
3.青岛科技大学的橡塑材料与工程教育部重点实验室中的曹海娟等人通过邻菲罗啉分光光度法，测得吸光度与标准铁溶液的浓度呈现良好的线性关系，从而准确测定了热塑性弹性体SBS中的痕量铁。在该实验中采用邻菲罗啉分光光度法测定材料中的铁含量，当二价铁离子质量浓度在0-0.5mg/L范围内，吸收值与铁离子含量呈线性关系，符合比尔定律。此法操作简单，重复性好，结果准确，精度高。邻菲罗啉分光光度法测试材料中的铁含量可清除三价铁离子的干扰，实验结果可靠。但是溶液的PH值对络合物的显色影响较大,需加入足量的缓冲溶液调节PH在4~6范围内 [3]。
4. 江汉大学化学与环境工程学院的徐勋达等人对标准HJ/T 345—2007邻菲罗啉分光光度法测定络合铁中亚铁含量存在显色不明显进行了改进。通过改进试剂添加顺序，将缓冲溶液与显色剂邻菲罗啉溶液添加顺序颠倒，即在1 mL络合亚铁溶液先加0. 5%（m/v）邻菲罗啉溶液2 mL，再加5 mL乙酸-乙酸铵缓冲溶液，显色5～10 min，测定吸光度值为0. 265，可见吸光度远大于国标检测方法，并用20 mL无水乙醇取代方法中的部分水溶剂，在溶液 pH 3～9 之间，邻菲罗啉能与络合亚铁离子形成稳定的橙红色络合物[4]。
5. 袁佩佩通过最简单有效的浓缩法，提出了一种基于邻菲啰啉分光光度法测定水中铁改进技术研究[5]。
6. 张小军和杨璐采用了硫磷混酸溶样的新方法测定硫铁矿中铁的含量，并且在二氯化锡还原铁后，用甲基橙代替二氯化汞除去过量的锡，避免了汞对环境的污染。该方法精密度理想 ，标准回收率满足要求，操作更加简便、高效，是硫铁矿中铁含量测定技术的改进、完善。测定硫铁矿铁含量的传统方法中，试样是先用王水溶样，再用硫酸冒烟两次，冒烟冷却后用HCl（1 1）溶解试样，然后趁热加入二氯化锡还原铁，过量的锡用二氯化汞除去，最后用硫酸高铈滴定。此方法操作流程过长，并且二氯化汞造成了环境的污染，不利于清洁生产 REF_Ref126363492 \r \h \* MERGEFORMAT [6]。
7.刘志坚等人选用FeS#8322;作为正极材料与最新一代热电池阳极材料Li-B合金构成热电池, 通过研究FeS#8322;的状态对Li-B/ FeS#8322;热电池放电特性有相应的影响，得到粒度小(lt;45μm)的FeS#8322;的正极材料使Li-B/ FeS#8322;单电池的放电曲线起始脉冲电压包高而宽；FeS#8322;受到加热，到750℃经过热分解后会变成Fe(1-x)S；增加正极材料用量，降低放电温度可延缓甚至消除正极材料引起的压降，反之，会加速正极材料的压降，降低浓差极化 REF_Ref126364514 \r \h \* MERGEFORMAT [7]等结论。
本课题总结出硫铁矿中游离铁含量的测定方法如下：
| 微量铁的检测方法 | 优点 | 缺点 |
| 原子吸收法 | 灵敏度高检出限低，准确度好，选择性好。 | 标准工作曲线的线性范围窄，对复杂样品的分析，需要进一步消除干扰。 |
| 对氨基酚荧光分光光度法 | 灵敏度高，，可以做定量分析, 而且还可以推断分子的构象变化。 | 荧光的光强不高，呈线性情况不理想，荧光持续的时间较短。 |
| 汞盐重铬酸甲法 | 方法成熟，准确度高。 | HgCl2和重铬酸钾对环境和人体有较大危害，不环保 |
| 无汞重铬酸甲法 | 甲基橙代替HgCl2消耗过量的SnCl2,更环保。 | 指示剂用量不易控制，溶液酸度难以控制。 |
| 三氯化钛-钨蓝重铬酸甲法 | 容易去除过量的SnCl2,重铬酸钾溶液较稳定，滴定终点变化明显 | 容易出现钨酸沉淀，受磷酸影响Fe2 容易被氧化，导致结果偏低。 |
| Zn-K2CrO4 | 操作过程简单。 | 锌粉量不易控制，准确度和精密度低。 |
| 乙二胺四乙酸（EDTA）配位滴定法 | 配位广泛，能生成稳定的螯合物，反应迅速。 | 操作方法繁琐，误差可能略大。 |
| 邻菲罗啉分光光度法 | 绿色环保，误差小，准确度高，络合物稳定，重现性好。 | 操作较复杂。 |
由此表格可选出最佳方案，本课题最终选用邻菲罗啉分光光度法测定硫铁矿中游离铁的含量。
为保证硫铁矿提纯的纯度，避免杂质的存在，导致严重的影响电池的寿命和制备，本课题旨在高效并精确的测定杂质游离铁含量的方法和测定条件，致力于改进邻菲罗啉分光光度法测定硫铁矿中二价铁含量，通过寻找最佳的检测方法和检测条件来测定硫铁矿中游离铁含量，从而监测产品质量，为热电池产品质量检测提供保障。
参考文献:
[1]张京京,何萍,左梦,高庆爽.“邻菲罗啉分光光度法测定微量铁”的实验改进[J].化工时刊,2019,33(02):20-22.DOI:10.16597/j.cnki.issn.1002-154x.2019.02.007.
[2]吴永明,陶武,黄飞雪,陈学娟,钟广蓉.邻菲罗啉示差分光光度法测定铁矿石中全铁含量[J].化学试剂,2018,40(01):45-48.DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2018.01.009.
[3]曹海娟,韩明哲,倪晓伟,宗成中.分光光度法测定热塑性弹性体SBS中痕量铁[J].弹性体,2017,27(01):56-59.DOI:10.16665/j.cnki.issn1005-3174.2017.01.013.
[4]徐勋达,胡璐,余国贤,路平.改进邻菲罗啉分光光度法测定络合铁中亚铁含量[J].江汉大学学报(自然科学版),2016,44(01):48-51.DOI:10.16389/j.cnki.cn42-1737/n.2016.01.009.
[5]袁佩佩. 基于邻啡啰啉分光光度法测定锅炉水汽中铁的改进研究[D].华北电力大学,2013.
[6]张小军,杨璐.硫铁矿中铁含量测定方法的探讨[J].科技传播,2011(01):32 28.
Effects of cathodematerials on discharge characteristics of Li-B alloy/FeS#8322; thermal battery[J]. 中国有色金属学会会刊：英文版,1999,0(3).
4. 研究方案
| 四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）设计及论证 本课题选用邻菲罗啉分光光度法测定硫铁矿中游离铁的含量，粗略工艺流程图如下：
1.实验原理 邻二氮菲（又称邻菲罗啉）是测定微量铁的较好试剂，在PH=2~9的条件下，二价铁离子与试剂生成极稳定的橙红色配合物。配合物的lgK稳＝21.3，摩尔吸光系数#603;510＝11000 Lmol-1cm-1。 反应式如下:FeS2 4H #10230;Fe2 2H2S
测定时，控制溶液PH在较为适宜的范围，酸度高时，反应进行较慢，酸度太低，则二价铁离子水解，影响显色。 用邻二氮菲测定时，有很多元素干扰测定，须预先进行掩蔽或分离，如钴、镍、铜、铅与试剂形成有色配合物；钨、铂、镉、汞与试剂生成沉淀，还有些金属离子如锡、铅、铋则在邻二氮菲铁配合物形成的pH范围内发生水解；因此当这些离子共存时，应注意消除它们的干扰作用。 2.仪器 可见分光光度计，1cm比色皿、100mL容量瓶1个，20mL移液管1支，50mL容量瓶10个，10mL 吸量管1支，1mL 吸量管（或移液管）1支，5mL移液管1支，2mL移液管1支。 3.试剂 (1) 邻菲罗啉溶液（重/容）：称取A g邻菲罗啉（C12H8N2H2O）溶于B ml无水乙醇中，用高纯水稀释至1L，摇匀，贮于棕色瓶中，并在暗处保存。 (2) 准确称取M克分析纯硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）26H2O]于100毫升烧怀中, 加N毫升1 1 H2SO4，完全溶解后，移入1000ml的容量瓶中，并用水稀释到刻度，摇匀，此溶液中Fe2 (a)的质量浓度为 m #181;g/mL。移取 m μgmL-1铁标准溶液10.00mL于100mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释至标线，摇匀。制得铁标准溶液b（n μgmL-1） (3) 醋酸钠(适宜浓度): 乙酸-乙酸钠（HAc-NaAc）缓冲溶液（pH=4.6）：称取C g分析纯乙酸钠，加入D mL冰乙酸，加水溶解后，稀释至500mL。 (4) 盐酸羟胺溶液（重/容）：称取E g盐酸羟胺，加入少量高纯水，待溶解后用高纯水稀释至100ml，摇匀并贮于棕色瓶中，塞紧瓶塞。 (5)待测试样：准确称取X g硫铁矿试样，置于100ml小烧杯中，加几滴去离子水润湿试样，再加Y ml稀盐酸，在通风橱中低温加热10-20分钟分解试样，冷却后，移至100ml的容量瓶中，加去离子水至100ml，摇匀。 4.实验步骤 4.1 吸收曲线的绘制和测量波长的选择 用吸管吸取铁盐标准溶液(b液)5.00mL于50mL容量瓶中，依次加入合适配比的HAc～NaAc缓冲液、2.5mL盐酸羟胺、邻菲罗啉溶液等，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。用1cm比色皿以试剂空白为参比，在450～560nm范围内，每隔10nm测量1次吸光值。在峰值附近每间隔5nm测量1次。以波长为横坐标、吸光度为纵坐标绘制吸收曲线，确定最大吸收波长。
4.2以吸光度为纵坐标，铁含量（#181;g，50ml）为横坐标，用软件（excel或origin）绘制出标准曲线。 4.2.1 分别移取铁的标准溶液(n μgmL-1)0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL于6只50mL容量瓶中，依次分别加入5.0mL HAc～NaAc缓冲液、2.5mL盐酸羟胺、5.0mL邻菲罗啉溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放置10min。 4.2.2 按仪器说明书要求，将分光光度计各部分线路接好，光源接10V电压。 4.2.3 按仪器使用说明“操作步骤”的要求，在其最大吸收波长下，用1cm的比色皿测得各标准溶液的吸光度，以不含铁的试剂溶液作参比溶液。 4.3 试样中铁的含量测定 4.3.1 吸取试液10.0mL于50mL容量瓶中，加入合适配比的HAc～NaAc缓冲液、盐酸羟胺、邻菲罗啉溶液等，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放置适宜的时间，仍以不含铁的试剂溶液作参比溶液，于分光光度计上测定吸光度。 4.3.2 实验完毕后，用去离子水将比色皿洗干净，用滤纸、镜头纸吸干水分，放回原处。 4.4 记录 分光光度计型号波长
5.数据处理及结果计算 5.1 绘制标准曲线 5.2 从标准曲线查出未知液的铁的含量 5.3 计算试样中铁的含量 |
5. 工作计划
第一阶段:2023.1.1-2023.2.3完成开题报告。
主要进行前期资料收集，确定具体论文题目与文章研究侧重点，完成开题报告。
第二阶段:2023.02.04-2023.02.18完善实验设计方案。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
