(高清版)GBT 41067-2021 纳米技术 石墨烯粉体中硫、氟、氯、溴含量的测定 燃烧离子色谱法

纳米技术石墨烯粉体中硫、氟、氯、溴含量的测定燃烧离子色谱法2021-12-31发布2022-07-01实施国家标准化管理委员会前言 I引言 Ⅱ 2规范性引用文件 3术语和定义 4原理 5试剂和材料 6仪器和设备 7试验步骤 8结果计算 9检出限 410精密度 11影响含量测定结果的因素 412测试报告 4附录A(资料性)测试步骤示例 5附录B(资料性)典型的混合标准溶液离子色谱图 6附录C(资料性)测试示例 7参考文献 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国科学院提出。本文件由全国纳米技术标准化技术委员会纳米材料分技术委员会(SAC/TC279/SC1)归口。本文件起草单位：北京市理化分析测试中心、广州特种承压设备检测研究院、冶金工业信息标准研究院、瑞士万通中国有限公司、青岛盛瀚色谱技术有限公司、国家纳米科学中心、中国科学院山西煤炭化学研究所、青岛华高墨烯科技股份有限公司、济南圣泉集团股份有限公司、湖北省标准化与质量研究院。本文件主要起草人：刘伟丽、乐胜锋、魏晓晓、李茂东、李倩、黄显虹、宋炳信、朱新勇、葛广路、Ⅱ石墨烯粉体中硫、氟、氯、溴元素来源广泛。部分石墨烯粉体的生产原料中含有一定量的上述四种元素，生产制备过程中所使用的化工试剂也可能会引入上述四种元素。石墨烯粉体中的硫、氟、氯、溴元素的含量对其在润滑油、电子电气产品、功能性涂料等领域的应用具有一定的影响。燃烧离子色谱法具有快速便捷、重现性好、灵敏度高的特点，采用燃烧离子色谱法可以定量分析石1纳米技术石墨烯粉体中硫、氟、氯、溴含量的测定燃烧离子色谱法警告：使用本文件的人员应该有正规实验室工作的实践经验。本方法并未指出与其使用有关的所有安全问题。本文件规定的一些实验过程可能会导致危险情况，使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。本文件描述了采用燃烧离子色谱仪测定石墨烯粉体中硫、氟、氯、溴含量的方法。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T30544.13纳米科技术语第13部分：石墨烯及相关二维材料3术语和定义GB/T30544.13界定的以及下列术语和定义适用于本文件。石墨烯粉体graphene-relatedpowder粉体形式的石墨烯相关二维材料。注：石墨烯相关二维材料指层数不多于10的碳基二维材料，包括石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯等。4原理基于高温裂解原理，样品于氧气流中裂解燃烧，其中的氟、氯、溴转化为卤化氢气体，硫转化为氧化物气体。生成的气体被载气输送至双氧水吸收液吸收，分别转化为卤化酸和硫酸溶液。吸收液中的氟离子、氯离子、溴离子和硫酸根离子经色谱柱分离后，由带抑制器的电导检测器测定各阴离子组分的电导率，根据标准溶液中各组分的相对保留时间定性，以标准曲线法定量。样品中硫、氟、氯、溴元素含量分别由吸收液中硫酸根离子、氟离子、氯离子和溴离子含量换算得出。5试剂和材料5.1除非另有说明，本方法所用试剂均为分析纯，水为符合GB/T6682规定的一级水。25.2过氧化氢水溶液：质量分数30%。5.3无水碳酸钠。5.4无水碳酸氢钠。5.5氩气：纯度不低于99.9%。5.6氧气：纯度不低于99.5%。5.7氟离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。5.8氯离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。5.9溴离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。5.10硫酸根离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。注：硫酸是自动连续再生化学抑制器(燃烧炉离子色谱仪的配件)所需要的试剂，但是某些等效抑制装置可能不需要用到浓硫酸。6仪器和设备取不少于300mg的样品置于球磨仪的研磨罐中，加盖密封。将研磨罐置于液氮中浸泡处理3min～5min,或置于一20℃或以下温度储存30min以上，以保证样品在研磨过程中始终处于低于室温的状态。低温处理后的研磨罐放回球磨仪，研磨30s～1min。待研磨罐恢复至室温时，打开并取出样品。制备过程参见附录A。称取(0.333±0.005)g过氧化氢水溶液(5.2)于1L容量瓶中，用水定容至刻度。燃烧炉离子色谱仪分析条件如下：c)燃烧室温度：不低于1050℃。f)色谱柱：具有季铵基的聚乙烯醇阴离子交换柱。h)淋洗液：含3.2mmol/LNa₂CO₃和1.0mmol/LNaHCO₃的水溶液。3j)抑制器：自动连续再生化学抑制器或等效抑制装置。k)检测器：电导检测器。m)进样体积：可根据吸收液中被测离子含量进行调整。7.2.3标准曲线绘制7.2.3.1混合标准储备溶液的配制：移取1.25mL氟离子标准溶液(5.7)、3.75mL氯离子标准溶液(5.8)、3.75mL溴离子标准溶液(5.9)、25mL硫酸根离子标准溶液(5.10)于100mL容量瓶中，加水稀释定容至刻度。7.2.3.2混合标准工作溶液的配制：分别移取上述混合标准储备溶液0.2mL、0.4mL、1.0mL、2.0mL、5.0mL、10mL至10mL容量瓶中，加水定容至刻度，摇匀，依次记为浓度水平1～浓度水平6,见表1。表1混合标准工作溶液浓度浓度氟离子浓度氯离子浓度溴离子浓度硫酸根离子浓度浓度水平10.250.750.75浓度水平20.50浓度水平325.00浓度水平42.5050.00浓度水平5浓度水平637.5037.50250.007.2.3.3按7.2.2给出的仪器分析条件，从低浓度(浓度水平1)到高浓度(浓度水平6)依次进样，测定混合标准工作溶液的峰面积，典型的混合标准溶液离子色谱图参见附录B。以各阴离子的质量浓度(mg/L)为横坐标，以峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。7.2.4空白试验将2个燃烧舟在1050℃进行灼烧，待冷却后，不加样品，送入燃烧炉内，按7.2.2仪器分析条件进行测定，记录色谱图。取该两次记录的峰面积平均值作为空白值。7.2.5试样测定将燃烧舟置于1050℃灼烧，待冷却后，称取5mg～10mg试样，置于燃烧舟中，送入燃烧炉内，按7.2.2给出的仪器分析条件进行测定，记录色谱图。以保留时间定性、标准曲线法定量，测定石墨烯粉体8结果计算按式(1)计算样品中各元素的含量：式中：4X——样品中某一目标元素的含量，单位为毫克每千克(mg/kg);A——样品某一目标元素阴离子的峰面积；A。——空白样品中某一目标元素阴离子的峰面积；a——某一目标元素阴离子的标准曲线斜率；b——某一目标元素阴离子的标准曲线截距；V——吸收管内水的总体积，为吸收管预先加入的2mLH₂O₂、燃烧时补的水、燃烧时加入的H₂O₂吸收液、燃烧后清洗管路用的吸收液体积之和，单位为毫升(mL);m——样品的称样量，单位为克(g)。测定结果用平行测定的算术平均值表示，保留至小数点后一位，测定结果数值修约时按照GB/T8170有关规定进行。9检出限本方法的检出限：硫为1.0mg/kg,氟为0.2mg/kg,氯为0.4mg/kg,溴为0.6mg/kg。两个平行试样的测定结果绝对差值不应超过算术平均值的10%。如果超过10%,应重新进行测定，11影响含量测定结果的因素11.1部分石墨烯粉体存在硫、氟、氯、溴元素含量分布不均匀的情况，采用低温研磨的方法能够改善其均匀性。11.2部分石墨烯粉体存在吸湿性，可能会对测定结果造成影响。11.3空的燃烧舟如果灼烧不彻底，可能对测定结果带来影响。12测试报告12.1测试报告包括但不仅限于以下信息：a)本文件编号；c)样品来源；d)样品的详细描述，包括厂家、样品编号、生产批号和样品形态；e)测试方法；f)仪器的名称和型号；g)测试结果。12.2数据记录和测试报告示例参见附录C。测试示例参见附录C。5(资料性)测试步骤示例测试步骤示例见图A.1。液氮低温处理液氮低温处理进样准备排石墨烯粉体样品研磨样品称量样品收集样品送入燃烧管高温裂解气体吸收离子色谱分析气体吸收测试步骤示例6(资料性)典型的混合标准溶液离子色谱图混合标准溶液典型色谱图见图B.1。标引序号说明：1——氟离子；2——氯离子；3——溴离子；4——硫酸根离子。保留时间/min7(资料性)测试示例C.1溶液配制C.1.1标准溶液用分度移液管准确移取1.25mL氟离子标准溶液(1000mg/L)、3.75mL氯离子标准溶液(1000mg/L)、3.75mL溴离子标准溶液(1000mg/L)、25mL硫酸根离子标准溶液(1000mg/L)于100mL容量瓶中，加水稀释定容至刻度。移取上述混合标准中间液0.2mL、0.4mL、1.0mL、2.0mL、5.0mL、10mL至10mL容量瓶中，加水定容至刻度，摇匀。C.1.2吸收溶液称取0.335g过氧化氢水溶液于1L容量瓶中，用水定容至刻度。C.1.3淋洗液称取0.678g无水碳酸钠和0.168g无水碳酸氢钠，加入纯水2L溶解，超声脱气，得到含3.2mmol/LNa₂CO₃和1.0mmol/LNaHCO₃的水溶液。C.1.4抑制器再生液用量筒移取5.4mL硫酸，加纯水稀释至1L,该溶液浓度约为100mmol/L。C.2样品预处理取350mg的样品置于球磨仪的研磨罐中，加盖密封。使用液氮处理5min,迅速将研磨罐放回至球磨仪上，研磨1min。待研磨罐恢复至室温时，打开并取出样品。C.3测试C.3.1仪器分析条件仪器工作条件宜符合GB/T36240的有关规定。燃烧炉离子色谱仪分析条件如下：c)燃烧室温度：1050℃。f)色谱柱：具有季铵基的聚乙烯醇阴离子交换柱。h)淋洗液：含3.2mmol/LNa₂CO₃和1.0mmol/LNaHCO₃的水溶液。j)抑制器：自动连续再生化学抑制器，再生液为100mmol/L硫酸溶液(5.10)。k)检测器：电导检测器。8C.3.2空白试验依据7.2.4进行空白试验，数据结果见表C.1。表C.1空白试验测定数据记录表空白试验氟离子峰面积A。氯离子峰面积A₀溴离子峰面积A。硫酸根离子峰面积A。空白10.01410.003600.0473空白20.01410.003700.0477平均值0.01410.003600.0475按照7.2.3.3所述绘制标准曲线，数据记录于表C.2中。表C.2标准溶液测定数据记录表标准溶液测定实验123456线性方程氟离子质量浓度mg/L5—0.0205峰面积氯离子质量浓度mg/L—0.0439峰面积溴离子质量浓度mg/L—0.0178峰面积硫酸根离子质量浓度mg/L50.0372.x—0.1143峰面积C.3.4试样测定称取两份试样，置于预先在1050℃灼烧过的燃烧舟中。依C.3.1所列仪器分析条件测定石墨烯粉表C.3样品测定数据记录表样品名称样品编号取样量氟离子峰面积氯离子峰面积溴离子峰面积硫酸根离子峰面积A9C.4结果计算样品编号××××-×××-××测试日期××××-××-××样品名称A测试人员委托单位×××××××××检测项目石墨烯粉体中氟、氯、溴、硫含量生产厂家×××××××××样品来源生产批号×××××××××样品形态固体粉末测试方法GB/T××××-××××样品种类氧化石墨烯测试单位××××××××××××××××××仪器型号色谱柱型号××××××××××××××××××淋洗液程序3.2mmol/LNa₂CO₃和1.0mmol/LNaHCO₃测试结果样品A中氟元素实测结果为240.3mg/kg;氯元素实测结果为892.8mg/kg;溴元素实测结果为1387.6mg/kg;硫元素实测结果为835.0mg/kg。[1]GB/T36240离子色谱仪[2]