T∕GDASE 0009-2020 石墨烯中碳、氫、氧、氮、硫元素含量的測定

1、ICS 19A 21團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/GDASE 00092020石墨烯中碳、氫、氧、氮、硫元素含量的測定Analytical method of element for carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen and sulfur in graphene2020 - 06 - 01 發(fā)布2020 - 06- 01 實施廣東省特種設(shè)備行業(yè)協(xié)會發(fā) 布T/GDASE 00092020目 次前言II1 范圍12 規(guī)范性引用文件13 方法提要14 試劑、材料及環(huán)境條件15 儀器26 分析步驟27 結(jié)果計算38 精密度49 試驗報告4I庫七七 標(biāo)準(zhǔn)下載前言本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T

2、1.12009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院提出，由廣東省特種設(shè)備行業(yè)協(xié)會歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院、廣東省特種設(shè)備檢測研究院中山檢測院、北京理 工大學(xué)珠海學(xué)院。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：劉娟、黃暉、張永紅、王磊、李茂東、王毓、楊麟、鐘志強(qiáng)、熊磊、劉斌、何 立糧、黎佩珊、許賢順、莫智麟。本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。II石墨烯中碳、氫、氧、氮、硫元素含量的測定1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于石墨烯、碳納米管、石墨、富勒烯的碳、氫、氧、氮、硫元素含量的測定。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用元素分析儀測定碳、氫、氧、氮、硫元素的含量。本標(biāo)準(zhǔn)適用的測定范圍：碳0.0004 mg20.0000 mg；氫0.0

3、002 mg3.0000 mg；氮0.0001 mg15.0000 mg；硫0.0005 mg6.0000 mg；氧0.0002 mg3.0000 mg。2 規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。 凡是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/T 30544.13-2018 納米科技 術(shù)語 第13部分：石墨烯及相關(guān)二維材料JY/T 017-1996 元素分析儀方法通則SN/T 4764-2017 煤中碳、氫、氮、硫含量的測定 元素分析儀法3 方法提要3.1 碳、氫、氮、硫分析樣品中的碳、氫、氮、硫在通入

4、氧氣的高溫燃燒管（1150 ）中被氧化成二氧化碳、水、氮氧化物和硫化物的混合氣體?；旌蠚怏w由載氣帶入還原管（850 ），氮的氧化物經(jīng)過還原全部轉(zhuǎn)化成氮?dú)獠⒅苯舆M(jìn)入熱導(dǎo)檢測系統(tǒng)進(jìn)行測定，而二氧化硫、水蒸氣和二氧化碳依次被相應(yīng)的吸附柱吸附，再依次 加熱脫附進(jìn)入過熱導(dǎo)檢測器，計算機(jī)通過檢測器響應(yīng)值和樣品重量自動計算出樣品中碳、氫、氮、硫含 量。在前一個樣品測試完之后和下一個樣品進(jìn)樣前進(jìn)行氣體吹掃，減少殘留樣品氣體對后進(jìn)樣的樣品測 定的影響。3.2 氧分析樣品在裂解管中高溫（1150 ）裂解，氧原子和過量的碳反應(yīng)生成一氧化碳，進(jìn)入一氧化碳吸附柱，再次加熱后脫附進(jìn)入熱導(dǎo)檢測器，計算機(jī)通過檢測器響應(yīng)值和樣

5、品重量計算出樣品氧含量。在前一個樣品測試完之后和下一個樣品進(jìn)樣前進(jìn)行氣體吹掃，減少殘留樣品氣體對后進(jìn)樣的樣品測 定的影響。4 試劑、材料及環(huán)境條件4.1 試劑標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：國家一級標(biāo)準(zhǔn)或等同于國家一級標(biāo)準(zhǔn)。表1列舉了部分用以標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)曲線的物質(zhì)，使用者可選取使用也可根據(jù)需求另行選擇。14.2 材料4.2.1 氦氣：純度不低于 99.999%。4.2.2 氧氣：純度不低于 99.999%。4.2.3 樣品包裹材料：錫制容器（純度99.95%）、銀制容器（純度99.95%）、鎳制容器（純度99.95%）。表 1 常用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及其碳、氫、氧、氮和硫的含量工作模式名稱分子式w(C)%w(N )%w(H )%

6、w(S )%w(O)%C、N、H、S磺胺C6H8N2O2S41.8116.274.6818.62-磺胺酸C6H7NO3S41.618.094.0718.50-乙酰苯胺C8H9NO71.0910.366.710.00-L-胱氨酸C6H12N2O4S230.0011.675.0026.67-O苯甲酸C7H6O2-26.234.3 試驗室環(huán)境條件試驗室環(huán)境溫度：（23±5），相對濕度：30%50%。5 儀器5.1 元素分析儀：一種能同時分析碳、氫、氧、氮、硫元素的儀器設(shè)備，由進(jìn)樣器、載氣、燃燒管（1150 ）、還原管（850 ）、混合氣體分離系統(tǒng)、熱導(dǎo)池檢測器等部分組成。性能要求參照 JY

7、/T 017-1996。5.2 電子天平：感量 0.01 mg。5.3 真空干燥箱：室溫200 ±1 范圍內(nèi)的程控恒溫，且真空保壓 4 h 后，真空度不高于 133 Pa。5.4 壓片裝置：能提供 0 MPa20 MPa 的壓力。6 分析步驟6.1 樣品制備6.1.1 取適量試驗樣品置于真空干燥箱 65 ±5 干燥 2 h 后停止加熱，保持干燥箱真空干燥狀態(tài)至室溫條件。6.1.2 對于塊狀和顆粒狀樣品，置于瑪瑙研缽內(nèi)研磨成粉末,用孔徑小于 0.1 mm 的樣品標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分，取適量篩下樣品備用。對于密度小難于填裝的粉末樣品，用壓片裝置待測樣品緩慢施壓，施加壓力 4 MPa5

8、 MPa，壓緊實后貯存于干燥器中備用。6.1.3 稱取 2 mg20 mg（精確至 0.01 mg）真空干燥后，推薦測碳、氫、氮、硫含量的試驗樣品置于錫制容器中，測氧含量的試驗樣品置于銀制容器中?？筛鶕?jù)需要選取其它材料的容器。6.2 儀器檢查6.2.1 儀器檢漏。檢查儀器的氣密性，若不堵塞、不漏氣，進(jìn)行后續(xù)檢測。6.2.2 空白試驗。使用與樣品制備中同規(guī)格、同批次的包裹容器，對儀器進(jìn)行連續(xù)空白試驗，直至各 元素的空白響應(yīng)值低于儀器設(shè)計要求的空白值要求。如不能達(dá)到請查明原因，重新進(jìn)行空白試驗。26.2.3 條件化試驗。選取與待測樣品元素含量接近的樣品，進(jìn)行 4 次平行試驗，舍去第一次測量結(jié)果，

9、對后 3 次試驗結(jié)果進(jìn)行計算，各元素的最大偏差值在 1.2 倍重復(fù)性限內(nèi)，表明儀器穩(wěn)定，可進(jìn)行后續(xù)試驗。否則查明原因，重新進(jìn)行條件化試驗。6.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合CHNS 模式：選擇兩種或兩種以上種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，通過改變標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的稱樣量，使各元素的絕對含量應(yīng)覆蓋儀器相應(yīng)的檢測范圍。擬合方法選擇三階，標(biāo)定點(diǎn)數(shù)不少于 20 個。O 模式：選擇一種或多種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，通過改變標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的稱樣量，使氧元素的絕對含量應(yīng)覆蓋儀器相應(yīng)的檢測范圍。擬合方法選線性，標(biāo)定點(diǎn)數(shù)不少于 20 個。6.4 碳、氫、氮、硫的測定6.4.1 日常校正選取與待測樣品元素含量相近的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，稱取適當(dāng)質(zhì)量的樣品進(jìn)行 5 次平行試驗，試驗結(jié)果與

10、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含量進(jìn)行對比得到比例數(shù)值，取 5 次結(jié)果的算術(shù)平均值作為日常校正系數(shù)。日常校正系數(shù)如在儀器規(guī)定的范圍內(nèi)可用，超出范圍需查明原因，重新標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)曲線。6.4.2 待測樣品測定稱取適量待測樣品，根據(jù)進(jìn)樣量設(shè)置適當(dāng)?shù)膬x器參數(shù)，每個樣品進(jìn)行兩次平行試驗。6.5 氧的測定儀器轉(zhuǎn)換成氧模式，其他操作步驟同 6.4.16.4.2，每個樣品做兩次平行試驗。7 結(jié)果計算7.1 漂移校正選取標(biāo)準(zhǔn)試劑，按照儀器操作步驟進(jìn)行“漂移校正”，校正系數(shù)會自動保存到所使用的方法中，選 中測試的樣品進(jìn)行重新計算，得到最后結(jié)果。7.2 感量因子的計算在標(biāo)準(zhǔn)試劑中某元素的感量因子按式（1）計算：K = t × ms

11、（1）Is式中：K標(biāo)準(zhǔn)樣品中某元素的感量因子，mg/mV(mg/mm2)； t標(biāo)準(zhǔn)樣品中某元素的理論質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；ms標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)量，mg；Is標(biāo)準(zhǔn)樣品的積分值，mV(mm2)。注1：上述結(jié)果可由儀器自動計算出來。7.3 元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算元素（碳、氫、氧、氮、硫）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按式（2）計算：3w(C或H、N、O、S ) =K × Im´100 ···················

12、83;·····························（2）式中：w(C或H、N、O、S ) 碳、氫、氮、氧、硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；K 平均感量因子（算術(shù)平均值），mg/mV(mg/mm2)；I樣品的積分值，mV(mm2)； m樣品的質(zhì)量，mg。注2：上述結(jié)果可由儀器自動計算出來。8 精密度8.1 分辨率碳、氫、氮、硫：0.0001 mg；氧：0.0002 mg。8.2 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）碳：RSD0.5%(或標(biāo)準(zhǔn)試劑標(biāo)定值)；氫、氧、氮、硫：RSD1%（或標(biāo)準(zhǔn)試劑標(biāo)定值）。8.3 重復(fù)