书 书 书犐犆犛 ７１ ． ０４０ 犃 ２０ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ３８１１４ — ２０１９ 纳米技术 　 石墨烯材料表面含氧官能团的定量分析 　 化学滴定法 犖犪狀狅狋犲犮犺狀狅犾狅犵犻犲狊 — 犙狌犪狀狋犻狋犪狋犻狏犲犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋犺犲狊狌狉犳犪犮犲狅狓狔犵犲狀犳狌狀犮狋犻狅狀犪犾犵狉狅狌狆狊狅狀犵狉犪狆犺犲狀犲犿犪狋犲狉犻犪犾狊 — 犆犺犲犿犻犮犪犾狋犻狋狉犪狋犻狅狀犿犲狋犺狅犱 ２０１９  １０  １８ 发布 ２０２０  ０９  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 中国国家标准化管理委员会 发布书 书 书目 　　 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅳ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语和定义 １ ……………………………………………………………………………………………… ４ 　 方法概要 ２ ………………………………………………………………………………………………… ５ 　 试剂 ２ ……………………………………………………………………………………………………… ６ 　 仪器 ２ ……………………………………………………………………………………………………… ７ 　 测量步骤 ３ ………………………………………………………………………………………………… 　 ７．１ 　 样品预处理 ３ ………………………………………………………………………………………… 　 ７．２ 　 样品与碱液反应 ３ …………………………………………………………………………………… 　 ７．３ 　 滴定 ４ ………………………………………………………………………………………………… ８ 　 结果计算与表示 ４ ………………………………………………………………………………………… 　 ８．１ 　 碱耗量 ４ ……………………………………………………………………………………………… 　 ８．２ 　 含氧官能团含量 ５ …………………………………………………………………………………… ９ 　 测试报告 ５ ………………………………………………………………………………………………… 附录 Ａ （ 资料性附录 ） 　 测试步骤示例 ７ …………………………………………………………………… 附录 Ｂ （ 资料性附录 ） 　 数据记录和测试报告示例 ８ ……………………………………………………… 附录 Ｃ （ 资料性附录 ） 　 测试实例 １０ ………………………………………………………………………… Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ３８１１４ — ２０１９ 前 　　 言 　　 本标准按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２００９ 给出的规则起草 。 本标准由中国科学院提出 。 本标准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 。 本标准起草单位 ： 中国科学院山西煤炭化学研究所 、 济南圣泉集团股份有限公司 、 多氟多化工股份有限公司 、 江苏省特种设备安全监督检验研究院 ［ 国家石墨烯产品质量监督检验中心 （ 江苏 ）］、 中国科学院大连化学物理研究所 、 山东欧铂新材料有限公司 、 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 、 北京市理化分析测试中心 、 国家纳米科学中心 、 冶金工业信息标准研究院 、 中关村华清石墨烯产业技术创新联盟 、 清华大学 。 本标准主要起草人 ： 陈成猛 、 黄显虹 、 谢莉婧 、 戴石峰 、 葛广路 、 李倩 、 吴忠帅 、 刘兆平 、 赵永彬 、 刘伟丽 、 李洁 、 郑应福 、 孔庆强 、 张强 、 王勤生 、 胡兴华 、 耿其琛 、 施秀华 、 刘峥 、 白云 、 卢焕明 、 张秀梅 。 Ⅲ 犌犅 ／ 犜 ３８１１４ — ２０１９ 引 　　 言 　　 石墨烯粉体材料在制备或应用改性过程中 ， 可能引入一些含氧官能团 ， 如羧基 、 内脂基 、 酚羟基和羰基等 。 这些含氧官能团对石墨烯粉体材料的电子特性 、 润湿性 、 导电性 、 导热性及化学反应活性等性能有着重要影响 。 因此 ， 测量石墨烯粉体材料表面含氧官能团的种类和含量 ， 对石墨烯粉体材料质量控制和应用具有十分重要的指导意义 。 测定石墨烯粉体材料表面含氧官能团的方法主要有傅里叶变换红外光谱法 （ ＦＴＩＲ ）、 Ｘ 射线光电子能谱分析法 （ ＸＰＳ ）、 电子能量损失谱法 （ ＥＥＬＳ ）、 荧光标记和 Ｂｏｅｈｍ 滴定法等 。 Ｂｏｅｈｍ 滴定法具有低成本 、 重复性好 、 操作简便等特点 ， 本标准采用 Ｂｏｅｈｍ 滴定法定量分析羧基 、 内酯基 、 酚羟基和羰基四种含氧官能团的含量 。 Ⅳ 犌犅 ／ 犜 ３８１１４ — ２０１９ 纳米技术 　 石墨烯材料表面含氧官能团的定量分析 　 化学滴定法 　　 警示 ： 使用本标准的人员应该有正规实验室工作的实践经验 。 本标准并未指出所有可能的安全问 题 。 本标准规定的一些试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 。 １ 　 范围 本标准规定了化学滴定法定量分析石墨烯粉体材料表面含氧官能团含量的方法概要 、 试剂 、 仪器 、 测量步骤 、 结果计算与表示和测试报告 。 本标准适用于石墨烯粉体材料的测定 ， 石墨烯材料表面羧基 、 内酯基 、 酚羟基和羰基的的检测限分别为 ０．０１５ｍｍｏｌ ／ ｇ 、 ０．０３７ｍｍｏｌ ／ ｇ 、 ０．０１４ｍｍｏｌ ／ ｇ 、 ０．０７２ｍｍｏｌ ／ ｇ 。 本标准不适用于磺化改性的石墨烯材料 。 其他炭材料的含氧官能团含量定量分析 ， 可参考本标准进行 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本文件 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ６０１ 　 化学试剂 　 标准滴定溶液的制备 ＧＢ ／ Ｔ６６８２ — ２００８ 　 分析实验室用水规格和试验方法 ３ 　 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 石墨烯 　 犵狉犪狆犺犲狀犲 石墨烯层 　 犵狉犪狆犺犲狀犲犾犪狔犲狉 单层石墨烯 　 狊犻狀犵犾犲犾犪狔犲狉犵狉犪狆犺犲狀犲 ； 犿狅狀狅犾犪狔犲狉犵狉犪狆犺犲狀犲 由一个碳原子与周围三个近邻碳原子结合形成蜂窝状结构的碳原子单层 。 　　 注 １ ： 它是许多碳纳米物体的重要构建单元 。 　　 注 ２ ： 由于石墨烯仅有一层 ， 因此通常被称为单层石墨烯 。 石墨烯缩写为 １ＬＧ ， 以便区别于缩写为 ２ＬＧ 的双层石墨 烯和缩写为 ＦＬＧ 的少层石墨烯 。 　　 注 ３ ： 石墨烯有边界 ， 并且在碳  碳键遭到破坏的地方有缺陷和晶界 。 ［ ＧＢ ／ Ｔ３０５４４．１３ — ２０１８ ， 定义 ３．１．２．１ ］ ３ ． ２ 石墨烯材料 　 犵狉犪狆犺犲狀犲犿犪狋犲狉犻犪犾 由石墨烯单独或堆垛而成 、 层数不超过 １０ 层的二维材料及其衍生物 。 　　 注 １ ： 石墨烯材料包括单层石墨烯 、 双层石墨烯 、 多层石墨烯 。 １ 犌犅 ／ 犜 ３８１１４ — ２０１９ 　　 注 ２ ： 通常改性方式包括氧化 、 氢化 、 氟化 、 磺化和异质掺杂等 。 　　 注 ３ ： 石墨烯材料的存在形态有 ： 薄膜 、 粉体 、 浆料和三位构造体 。 　　 注 ４ ： 层数超过 １０ 层的一般称之为石墨 。 ４ 　 方法概要 根据不同强度的碱与石墨烯粉体材料表面不同强度的酸性氧化物反应的可能性 ， 对石墨烯粉体材 料表面酸性氧化物进行定性与定量的化学分析方法 ， 称之为 Ｂｏｅｈｍ 滴定法 。 其中 ， 碳酸氢钠 （ ＮａＨＣＯ ３ ） 仅与石墨烯粉体材料表面的羧基发生中和反应 ， 碳酸钠 （ Ｎａ ２ ＣＯ ３ ） 可与表面的羧基和内酯基 发生中和反应 ， 氢氧化钠 （ ＮａＯＨ ） 可与表面的羧基 、 内酯基和酚羟基发生中和反应 ， 而乙醇钠 （ Ｃ ２ Ｈ ５ ＯＮａ ） 可与表面的羧基 、 内酯基 、 酚羟基和羰基发生中和反应 。 根据碱消耗量的不同 ， 计算出石墨 烯粉体材料表面的羧基 、 内酯基 、 酚羟基和羰基的含量 。 ５ 　 试剂 ５ ． １ 　 本标准中所用水应符合 ＧＢ ／ Ｔ６６８２ — ２００８ 中的二级水 。 除有特殊规定外 ， 所用试剂均为分析纯 。 ５ ． ２ 　 盐酸标准溶液 （ ０．５０００ｍｏｌ ／ Ｌ ）： 按照 ＧＢ ／ Ｔ６０１ 中的方法配制和标定 。 用移液管准确移取 ４５ｍＬ 盐酸 （ ３６％ ）， 加入到 １０００ｍＬ 容量瓶中 ， 加水稀释至刻度 。 ５ ． ３ 　 盐酸标准滴定液 （ ０．０２５００ｍｏｌ ／ Ｌ ）： 准确移取 ５．２ 中经过标定的标准溶液 ２５ｍＬ ， 加入 ５００ｍＬ 容 量瓶中 ， 加水稀释至刻度 。 该溶液储存时间不超过一周 。 ５ ． ４ 　 碳酸氢钠 （ ＮａＨＣＯ ３ ） 溶液 （ ０．０５０００ｍｏｌ ／ Ｌ ）（ Ａ 液 ）： 称取无水碳酸氢钠 ４．３０００ｇ ， 溶于 １０００ｍＬ 水中 ， 摇匀 。 ５ ．