GB/T 41068-2021 纳米技术 石墨烯粉体中水溶性阴离子含量的测定 离子色谱法（正式版）

ICS71.040CCSA43纳米技术石墨烯粉体中水溶性阴离子含量的测定离子色谱法国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T41068—2021 I Ⅱ 2规范性引用文件 3术语和定义 2 2 39检出限 10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)测试液制备步骤示例 5附录B(资料性)仪器分析条件及色谱图 6附录C(资料性)测试示例 IGB/T41068—2021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。ⅡGB/T41068—2021石墨烯粉体中的阴离子杂质影响石墨烯粉体的应用价值，会对产品的特定性能造成不良影响，例如石墨烯粉体用于电池的电极材料或导电剂时，阴离子在电池中可能会引起不可逆副反应，导致电池性能下降。因此水溶性阴离子的种类及含量是评价石墨烯粉体质量的重要指标之一。离子色谱法具有灵敏度高、结果稳定可靠、可同时测定多个离子等特点，采用离子色谱法可以定量分析石墨烯粉体中水溶性阴离子的含量。1GB/T41068—2021纳米技术石墨烯粉体中水溶性阴离子含量的测定离子色谱法有安全问题。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本文件描述了采用离子色谱仪测定石墨烯粉体中水溶性阴离子含量的方法。本文件适用于石墨烯粉体中的水溶性氟离子(F-)、氯离子(Cl-)、亚硝酸根离子(NO₂-)、溴离子(Br-)、硝酸根离子(NO₃-)、硫酸根离子(SO₄²-)、磷酸根离子(PO₄³-)的测定。其他水溶性阴离子含量的测定也可参考本文件执行。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GB/T30544.13界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1粉体形式的石墨烯相关二维材料。原氧化石墨烯等。4原理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。5试剂和材料2GB/T41068—20215.2氟离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。5.3氯离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。5.4亚硝酸根离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。5.5溴离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。5.6硝酸根离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。5.7硫酸根离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。5.8磷酸根离子标准溶液(1000mg/L,水基体)。6仪器和装置6.3超声波清洗机：功率不小于250W,频率40kHz。6.4球磨仪。7试验步骤7.1测试液的制备取不少于300mg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-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。准确称取2份研磨后的试样各50mg(精确到0.1mg)作为平行试样，分别置于样品瓶(6.5)中，加入10mL纯水，加盖后涡旋振荡混匀。将样品瓶置于超声清洗机中超声辅助提取30min,手动摇匀，放冷制备参见附录A。7.2测试示例参见附录B。氯离子标准溶液(5.3)0.5mL亚硝酸根离子标准溶液(5.4)、1.0mL溴离子标准溶液(5.5)、1.0mL硝酸根离子标准溶液混合标准中间溶液的配制：移取上述混合标准储备溶液1mL至10mL容量瓶中，加水定容至刻3GB/T41068—2021容量瓶中，加水定容至刻度，摇匀，依次记为浓度水平2～浓度水平5,见表1。移取上述混合标准中间溶液1mL至10mL容量瓶中，加水定容至刻度，摇匀，记为浓度水平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亚硝酸根离子浓度溴离子浓度硝酸根离子浓度硫酸根离子浓度磷酸根离子浓度浓度水平1浓度水平2浓度水平3浓度水平4浓度水平5按浓度由低(浓度水平1)到高(浓度水平5)的次序测定7种阴离子混合标准工作溶液，以各阴离子浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，分别制作标准曲线。典型的混合离子色谱图参见附录B。7.2.3空白试验随同试样做空白试验。7.2.4试样测定按7.2.1的仪器分析条件测定测试液(7.1)中各阴离子的浓度。根据各阴离子保留时间定性，根据色谱峰面积用外标法定量。如果待测离子的浓度超出校准曲线的线性范围，则应减少样品量或增加定容体积重新测定。7.2.5测试示例测试示例参见附录C。8结果计算按式(1)计算样品中各阴离子的含量，计算结果需扣除空白值：式中A——样品提取液中待测离子的峰面积；A₀——空白样品提取液中待测离子的峰面积；a——待测离子的标准曲线斜率；b——待测离子的标准曲线截距；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。4GB/T41068—20219检出限离子2.0mg/kg,硝酸根离子4.0mg/kg,硫酸根离子2.0mg/kg,磷酸根离子6.0mg/kg。碳酸盐体系下氟离子为1.0mg/kg,氯离子1.6mg/kg,亚硝酸根离子4.0mg/kg,溴离子16.0mg/kg,硝酸根离子4.0mg/kg,硫酸根离子4.0mg/kg,磷酸根离子12.两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。11.1部分石墨烯粉体中存在水溶性阴离子含量分布不均匀的情况，采用低温研磨的方法能够改善其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；f)测试结果。12.2数据记录和测试报告示例参见附录C。GB/T41068—2021(资料性)测试液制备步骤示例测试液制备步骤示例见图A.1。液氮低温处理液氮低温处理加水分散样品称量样品收集提取液静置后过滤9P石墨烯粉体涡旋振荡超声提取样品研磨图A.1测试液制备步骤示例56信号响应值/(μs/cm)信号响应值/(μs/cm)B.2参考条件Ia)色谱柱：阴离子分离柱和阴离子保护柱，填料为具有烷醇季铵功能团的乙基乙烯苯-二乙烯KOH;20min～25min、15mmol/L～40保留时间/min7信号响应值/(us/cm信号响应值/(us/cm) 8GB/T41068—2021(资料性)测试示例C.1标准溶液配制混合标准中间溶液的配制：用移液枪移取上述混合标准储备溶液1mL～10mL容量瓶中，加水定混合标准工作溶液的配制：使用分度移液管分别移取上述混合标准储备溶液为浓度水平1。C.2样品预处理取400mg的样品置于球磨仪的研磨罐中，加盖密封。使用液氮冷冻5min,迅速将研磨罐至球磨C.3测试仪器工作条件宜符合GB/T36240的有关规定。仪器分析条件如下。a)色谱柱：阴离子分离柱和阴离子保护柱，填料为具有烷醇季铵功能团的乙基乙烯苯-二乙烯基苯。30min～31min、40mmol/L～8mmol/LKOH;31min～36m9GB/T41068—2021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亚硝酸根离子峰面积A₀溴离子峰面积A。硝酸根离子峰面积A₀硫酸根离子峰面积A₀磷酸根离子峰面积A₀空白10.000800000.02610空白20.000800000.02600平均值0.000800000.02610C.3.3标准曲线绘制按质量浓度由低(浓度水平1)到高(浓度水平5)的顺序测定7种阴离子混合标准工作溶液，以各阴表C.2标准溶液测定数据记录表标准溶液测定实验12345线性方程氟离子质量浓度mg/Ly=0.3272x—0.00560.9999峰面积0.00450.12170.25550.45150,6503氯离子质量浓度mg/L4.00y=0.1968r0.00960.9996峰面积0.00690.14120.30110.7821亚硝酸根离子质量浓度mg/L4.00y=0.1451r—0.00750.9999峰面积0.01180.27510.5744溴离子质量浓度mg/L4.00y=0.0853r—0.02410.9996峰面积0.01180.30420.6457硝酸根离子质量浓度mg/L4.00y=0.1109x—0.03010.9996峰面积0.01580.39680.84032.1977硫酸根离子质量浓度mg/L4.00y=0.1429x一0.02930.9997峰面积0.02620.51582.8373磷酸根离子质量浓度mg/L4.00y=0.0595r0.01460.9982峰面积0.00380.11980.23380.39650.5897C.3.4样品测定按C.3.1分析条件测定样品处理后的溶液。根据各阴离子保留时间定性，根据色谱峰面积用外标法定量，数据记录结果见表C.3。表C.3样品测定数据记录表样品名称平行测试编号取样量阴离子峰面积氟离子氯离子亚硝酸根离子溴离子硝酸根离子硫酸根离子磷酸根离子CC.4结果计算以平行测试C-1的氟离子含量计算示例：样品的测试报告见表C.4。表C.4测试报告示例样品编号××××-×××-××测试日期××××-××-××样品名称C测试人员X×X委托单位××××××××X检测项目石墨烯粉体中氟离子、氯离子、亚硝酸根离子、溴离子、硝酸根离子、硫酸根离子、磷酸根含量生产厂家×××××××××样品来源生产批号×××××××××样品形态固体粉末测试方法GB/T41068—2021样品种类氧化石墨烯测试单位××××××××××××××××××仪器型号××××××××××××××××××型离子色谱仪色谱柱型号××××××××××××××××××淋洗液程序0min～12min、8mmol/LKOH;12min～20min、8mmol/L～15mmol/LKOH;20min～25min、15mmol/L～40mmol/LKOH;25min～30min、40