(高清版)GBT 41067-2021 納米技術(shù) 石墨烯粉體中硫、氟、氯、溴含量的測定 燃燒離子色譜法

納米技術(shù)石墨烯粉體中硫、氟、氯、溴含量的測定燃燒離子色譜法2021-12-31發(fā)布2022-07-01實施國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會前言 I引言 Ⅱ 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4原理 5試劑和材料 6儀器和設(shè)備 7試驗步驟 8結(jié)果計算 9檢出限 410精密度 11影響含量測定結(jié)果的因素 412測試報告 4附錄A(資料性)測試步驟示例 5附錄B(資料性)典型的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液離子色譜圖 6附錄C(資料性)測試示例 7參考文獻(xiàn) I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國科學(xué)院提出。本文件由全國納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會納米材料分技術(shù)委員會(SAC/TC279/SC1)歸口。本文件起草單位：北京市理化分析測試中心、廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、瑞士萬通中國有限公司、青島盛瀚色譜技術(shù)有限公司、國家納米科學(xué)中心、中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所、青島華高墨烯科技股份有限公司、濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司、湖北省標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量研究院。本文件主要起草人：劉偉麗、樂勝鋒、魏曉曉、李茂東、李倩、黃顯虹、宋炳信、朱新勇、葛廣路、Ⅱ石墨烯粉體中硫、氟、氯、溴元素來源廣泛。部分石墨烯粉體的生產(chǎn)原料中含有一定量的上述四種元素，生產(chǎn)制備過程中所使用的化工試劑也可能會引入上述四種元素。石墨烯粉體中的硫、氟、氯、溴元素的含量對其在潤滑油、電子電氣產(chǎn)品、功能性涂料等領(lǐng)域的應(yīng)用具有一定的影響。燃燒離子色譜法具有快速便捷、重現(xiàn)性好、靈敏度高的特點，采用燃燒離子色譜法可以定量分析石1納米技術(shù)石墨烯粉體中硫、氟、氯、溴含量的測定燃燒離子色譜法警告：使用本文件的人員應(yīng)該有正規(guī)實驗室工作的實踐經(jīng)驗。本方法并未指出與其使用有關(guān)的所有安全問題。本文件規(guī)定的一些實驗過程可能會導(dǎo)致危險情況，使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧?，并保證符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。本文件描述了采用燃燒離子色譜儀測定石墨烯粉體中硫、氟、氯、溴含量的方法。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T30544.13納米科技術(shù)語第13部分：石墨烯及相關(guān)二維材料3術(shù)語和定義GB/T30544.13界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。石墨烯粉體graphene-relatedpowder粉體形式的石墨烯相關(guān)二維材料。注：石墨烯相關(guān)二維材料指層數(shù)不多于10的碳基二維材料，包括石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯等。4原理基于高溫裂解原理，樣品于氧氣流中裂解燃燒，其中的氟、氯、溴轉(zhuǎn)化為鹵化氫氣體，硫轉(zhuǎn)化為氧化物氣體。生成的氣體被載氣輸送至雙氧水吸收液吸收，分別轉(zhuǎn)化為鹵化酸和硫酸溶液。吸收液中的氟離子、氯離子、溴離子和硫酸根離子經(jīng)色譜柱分離后，由帶抑制器的電導(dǎo)檢測器測定各陰離子組分的電導(dǎo)率，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液中各組分的相對保留時間定性，以標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量。樣品中硫、氟、氯、溴元素含量分別由吸收液中硫酸根離子、氟離子、氯離子和溴離子含量換算得出。5試劑和材料5.1除非另有說明，本方法所用試劑均為分析純，水為符合GB/T6682規(guī)定的一級水。25.2過氧化氫水溶液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%。5.3無水碳酸鈉。5.4無水碳酸氫鈉。5.5氬氣：純度不低于99.9%。5.6氧氣：純度不低于99.5%。5.7氟離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L,水基體)。5.8氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L,水基體)。5.9溴離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L,水基體)。5.10硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L,水基體)。注：硫酸是自動連續(xù)再生化學(xué)抑制器(燃燒爐離子色譜儀的配件)所需要的試劑，但是某些等效抑制裝置可能不需要用到濃硫酸。6儀器和設(shè)備取不少于300mg的樣品置于球磨儀的研磨罐中，加蓋密封。將研磨罐置于液氮中浸泡處理3min～5min,或置于一20℃或以下溫度儲存30min以上，以保證樣品在研磨過程中始終處于低于室溫的狀態(tài)。低溫處理后的研磨罐放回球磨儀，研磨30s～1min。待研磨罐恢復(fù)至室溫時，打開并取出樣品。制備過程參見附錄A。稱取(0.333±0.005)g過氧化氫水溶液(5.2)于1L容量瓶中，用水定容至刻度。燃燒爐離子色譜儀分析條件如下：c)燃燒室溫度：不低于1050℃。f)色譜柱：具有季銨基的聚乙烯醇陰離子交換柱。h)淋洗液：含3.2mmol/LNa?CO?和1.0mmol/LNaHCO?的水溶液。3j)抑制器：自動連續(xù)再生化學(xué)抑制器或等效抑制裝置。k)檢測器：電導(dǎo)檢測器。m)進(jìn)樣體積：可根據(jù)吸收液中被測離子含量進(jìn)行調(diào)整。7.2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制7.2.3.1混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液的配制：移取1.25mL氟離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(5.7)、3.75mL氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(5.8)、3.75mL溴離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(5.9)、25mL硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(5.10)于100mL容量瓶中，加水稀釋定容至刻度。7.2.3.2混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制：分別移取上述混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液0.2mL、0.4mL、1.0mL、2.0mL、5.0mL、10mL至10mL容量瓶中，加水定容至刻度，搖勻，依次記為濃度水平1～濃度水平6,見表1。表1混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液濃度濃度氟離子濃度氯離子濃度溴離子濃度硫酸根離子濃度濃度水平10.250.750.75濃度水平20.50濃度水平325.00濃度水平42.5050.00濃度水平5濃度水平637.5037.50250.007.2.3.3按7.2.2給出的儀器分析條件，從低濃度(濃度水平1)到高濃度(濃度水平6)依次進(jìn)樣，測定混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的峰面積，典型的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液離子色譜圖參見附錄B。以各陰離子的質(zhì)量濃度(mg/L)為橫坐標(biāo)，以峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。7.2.4空白試驗將2個燃燒舟在1050℃進(jìn)行灼燒，待冷卻后，不加樣品，送入燃燒爐內(nèi)，按7.2.2儀器分析條件進(jìn)行測定，記錄色譜圖。取該兩次記錄的峰面積平均值作為空白值。7.2.5試樣測定將燃燒舟置于1050℃灼燒，待冷卻后，稱取5mg～10mg試樣，置于燃燒舟中，送入燃燒爐內(nèi)，按7.2.2給出的儀器分析條件進(jìn)行測定，記錄色譜圖。以保留時間定性、標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量，測定石墨烯粉體8結(jié)果計算按式(1)計算樣品中各元素的含量：式中：4X——樣品中某一目標(biāo)元素的含量，單位為毫克每千克(mg/kg);A——樣品某一目標(biāo)元素陰離子的峰面積；A。——空白樣品中某一目標(biāo)元素陰離子的峰面積；a——某一目標(biāo)元素陰離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；b——某一目標(biāo)元素陰離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線截距；V——吸收管內(nèi)水的總體積，為吸收管預(yù)先加入的2mLH?O?、燃燒時補(bǔ)的水、燃燒時加入的H?O?吸收液、燃燒后清洗管路用的吸收液體積之和，單位為毫升(mL);m——樣品的稱樣量，單位為克(g)。測定結(jié)果用平行測定的算術(shù)平均值表示，保留至小數(shù)點后一位，測定結(jié)果數(shù)值修約時按照GB/T8170有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。9檢出限本方法的檢出限：硫為1.0mg/kg,氟為0.2mg/kg,氯為0.4mg/kg,溴為0.6mg/kg。兩個平行試樣的測定結(jié)果絕對差值不應(yīng)超過算術(shù)平均值的10%。如果超過10%,應(yīng)重新進(jìn)行測定，11影響含量測定結(jié)果的因素11.1部分石墨烯粉體存在硫、氟、氯、溴元素含量分布不均勻的情況，采用低溫研磨的方法能夠改善其均勻性。11.2部分石墨烯粉體存在吸濕性，可能會對測定結(jié)果造成影響。11.3空的燃燒舟如果灼燒不徹底，可能對測定結(jié)果帶來影響。12測試報告12.1測試報告包括但不僅限于以下信息：a)本文件編號；c)樣品來源；d)樣品的詳細(xì)描述，包括廠家、樣品編號、生產(chǎn)批號和樣品形態(tài)；e)測試方法；f)儀器的名稱和型號；g)測試結(jié)果。12.2數(shù)據(jù)記錄和測試報告示例參見附錄C。測試示例參見附錄C。5(資料性)測試步驟示例測試步驟示例見圖A.1。液氮低溫處理液氮低溫處理進(jìn)樣準(zhǔn)備排石墨烯粉體樣品研磨樣品稱量樣品收集樣品送入燃燒管高溫裂解氣體吸收離子色譜分析氣體吸收測試步驟示例6(資料性)典型的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液離子色譜圖混合標(biāo)準(zhǔn)溶液典型色譜圖見圖B.1。標(biāo)引序號說明：1——氟離子；2——氯離子；3——溴離子；4——硫酸根離子。保留時間/min7(資料性)測試示例C.1溶液配制C.1.1標(biāo)準(zhǔn)溶液用分度移液管準(zhǔn)確移取1.25mL氟離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L)、3.75mL氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L)、3.75mL溴離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L)、25mL硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L)于100mL容量瓶中，加水稀釋定容至刻度。移取上述混合標(biāo)準(zhǔn)中間液0.2mL、0.4mL、1.0mL、2.0mL、5.0mL、10mL至10mL容量瓶中，加水定容至刻度，搖勻。C.1.2吸收溶液稱取0.335g過氧化氫水溶液于1L容量瓶中，用水定容至刻度。C.1.3淋洗液稱取0.678g無水碳酸鈉和0.168g無水碳酸氫鈉，加入純水2L溶解，超聲脫氣，得到含3.2mmol/LNa?CO?和1.0mmol/LNaHCO?的水溶液。C.1.4抑制器再生液用量筒移取5.4mL硫酸，加純水稀釋至1L,該溶液濃度約為100mmol/L。C.2樣品預(yù)處理取350mg的樣品置于球磨儀的研磨罐中，加蓋密封。使用液氮處理5min,迅速將研磨罐放回至球磨儀上，研磨1min。待研磨罐恢復(fù)至室溫時，打開并取出樣品。C.3測試C.3.1儀器分析條件儀器工作條件宜符合GB/T36240的有關(guān)規(guī)定。燃燒爐離子色譜儀分析條件如下：c)燃燒室溫度：1050℃。f)色譜柱：具有季銨基的聚乙烯醇陰離子交換柱。h)淋洗液：含3.2mmol/LNa?CO?和1.0mmol/LNaHCO?的水溶液。j)抑制器：自動連續(xù)再生化學(xué)抑制器，再生液為100mmol/L硫酸溶液(5.10)。k)檢測器：電導(dǎo)檢測器。8C.3.2空白試驗依據(jù)7.2.4進(jìn)行空白試驗，數(shù)據(jù)結(jié)果見表C.1。表C.1空白試驗測定數(shù)據(jù)記錄表空白試驗氟離子峰面積A。氯離子峰面積A?溴離子峰面積A。硫酸根離子峰面積A?？瞻?0.01410.003600.0473空白20.01410.003700.0477平均值0.01410.003600.0475按照7.2.3.3所述繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，數(shù)據(jù)記錄于表C.2中。表C.2標(biāo)準(zhǔn)溶液測定數(shù)據(jù)記錄表標(biāo)準(zhǔn)溶液測定實驗123456線性方程氟離子質(zhì)量濃度mg/L5—0.0205峰面積氯離子質(zhì)量濃度mg/L—0.0439峰面積溴離子質(zhì)量濃度mg/L—0.0178峰面積硫酸根離子質(zhì)量濃度mg/L50.0372.x—0.1143峰面積C.3.4試樣測定稱取兩份試樣，置于預(yù)先在1050℃灼燒過的燃燒舟中。依C.3.1所列儀器分析條件測定石墨烯粉表C.3樣品測定數(shù)據(jù)記錄表樣品名稱樣品編號取樣量氟離子峰面積氯離子峰面積溴離子峰面積硫酸根離子峰面積A9C.4結(jié)果計算樣品編號××××-×××-××測試日期××××-××-××樣品名稱A測試人員委托單位×××××××××檢測項目石墨烯粉體中氟、氯、溴、硫含量生產(chǎn)廠家×××××××××樣品來源生產(chǎn)批號×××××××××樣品形態(tài)固體粉末測試方法GB/T××××-××××樣品種類氧化石墨烯測試單位××××××××××××××××××儀器型號色譜柱型號××××××××××××××××××淋洗液程序3.2mmol/LNa?CO?和1.0mmol/LNaHCO?測試結(jié)果樣品A中氟元素實測結(jié)果為240.3mg/kg;氯元素實測結(jié)果為892.8mg/kg;溴元素實測結(jié)果為1387.6mg/kg;硫元素實測結(jié)果為835.0mg/kg。[1]GB/T36240離子色譜儀[2]