T∕GDASE 0009-2020 石墨烯中碳、氢、氧、氮、硫元素含量的测定

ICS19A21团体标准T/GDASE0009—2020石墨烯中碳、氢、氧、氮、硫元素含量的测定Analyticalmethodofelementforcarbon,hydrogen,oxygen,nitrogenandsulfuringraphene2020-06-01发布2020-06-01实施广东省特种设备行业协会发布T/GDASE0009—2020I目  次前言.......................................................................................................................................................................II1范围...................................................................................................................................................................12规范性引用文件...............................................................................................................................................13方法提要...........................................................................................................................................................14试剂、材料及环境条件...................................................................................................................................15仪器...................................................................................................................................................................26分析步骤...........................................................................................................................................................27结果计算...........................................................................................................................................................38精密度...............................................................................................................................................................49试验报告...........................................................................................................................................................4T/GDASE0009—2020II前  言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由广州特种承压设备检测研究院提出，由广东省特种设备行业协会归口。本标准起草单位：广州特种承压设备检测研究院、广东省特种设备检测研究院中山检测院、北京理工大学珠海学院。本标准主要起草人：刘娟、黄晖、张永红、王磊、李茂东、王毓、杨麟、钟志强、熊磊、刘斌、何立粮、黎佩珊、许贤顺、莫智麟。本标准为首次发布。T/GDASE0009—20201石墨烯中碳、氢、氧、氮、硫元素含量的测定1范围本标准适用于石墨烯、碳纳米管、石墨、富勒烯的碳、氢、氧、氮、硫元素含量的测定。本标准规定了用元素分析仪测定碳、氢、氧、氮、硫元素的含量。本标准适用的测定范围：碳0.0004mg～20.0000mg；氢0.0002mg～3.0000mg；氮0.0001mg～15.0000mg；硫0.0005mg～6.0000mg；氧0.0002mg～3.0000mg。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/T30544.13-2018纳米科技术语第13部分：石墨烯及相关二维材料JY/T017-1996元素分析仪方法通则SN/T4764-2017煤中碳、氢、氮、硫含量的测定元素分析仪法3方法提要3.1碳、氢、氮、硫分析样品中的碳、氢、氮、硫在通入氧气的高温燃烧管（1150℃）中被氧化成二氧化碳、水、氮氧化物和硫化物的混合气体。混合气体由载气带入还原管（850℃），氮的氧化物经过还原全部转化成氮气并直接进入热导检测系统进行测定，而二氧化硫、水蒸气和二氧化碳依次被相应的吸附柱吸附，再依次加热脱附进入过热导检测器，计算机通过检测器响应值和样品重量自动计算出样品中碳、氢、氮、硫含量。在前一个样品测试完之后和下一个样品进样前进行气体吹扫，减少残留样品气体对后进样的样品测定的影响。3.2氧分析样品在裂解管中高温（1150℃）裂解，氧原子和过量的碳反应生成一氧化碳，进入一氧化碳吸附柱，再次加热后脱附进入热导检测器，计算机通过检测器响应值和样品重量计算出样品氧含量。在前一个样品测试完之后和下一个样品进样前进行气体吹扫，减少残留样品气体对后进样的样品测定的影响。4试剂、材料及环境条件4.1试剂标准物质：国家一级标准或等同于国家一级标准。表1列举了部分用以标定标准曲线的物质，使用者可选取使用也可根据需求另行选择。T/GDASE0009—202024.2材料4.2.1氦气：纯度不低于99.999%。4.2.2氧气：纯度不低于99.999%。4.2.3样品包裹材料：锡制容器（纯度≥99.95%）、银制容器（纯度≥99.95%）、镍制容器（纯度≥99.95%）。表1常用标准物质及其碳、氢、氧、氮和硫的含量工作模式名称分子式)%(C)%(N)%(H)%(S)%(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试验室环境条件试验室环境温度：（23±5）℃，相对湿度：30%～50%。5仪器5.1元素分析仪：一种能同时分析碳、氢、氧、氮、硫元素的仪器设备，由进样器、载气、燃烧管（1150℃）、还原管（850℃）、混合气体分离系统、热导池检测器等部分组成。性能要求参照JY/T017-1996。5.2电子天平：感量0.01mg。5.3真空干燥箱：室温~200℃±1℃范围内的程控恒温，且真空保压4h后，真空度不高于133Pa。5.4压片装置：能提供0MPa~20MPa的压力。6分析步骤6.1样品制备6.1.1取适量试验样品置于真空干燥箱65℃±5℃干燥2h后停止加热，保持干燥箱真空干燥状态至室温条件。6.1.2对于块状和颗粒状样品，置于玛瑙研钵内研磨成粉末,用孔径小于0.1mm的样品标准筛进行筛分，取适量筛下样品备用。对于密度小难于填装的粉末样品，用压片装置待测样品缓慢施压，施加压力4MPa~5MPa，压紧实后贮存于干燥器中备用。6.1.3称取2mg~20mg（精确至0.01mg）真空干燥后，推荐测碳、氢、氮、硫含量的试验样品置于锡制容器中，测氧含量的试验样品置于银制容器中。可根据需要选取其它材料的容器。6.2仪器检查6.2.1仪器检漏。检查仪器的气密性，若不堵塞、不漏气，进行后续检测。6.2.2空白试验。使用与样品制备中同规格、同批次的包裹容器，对仪器进行连续空白试验，直至各元素的空白响应值低于仪器设计要求的空白值要求。如不能达到请查明原因，重新进行空白试验。T/GDASE0009—202036.2.3条件化试验。选取与待测样品元素含量接近的样品，进行4次平行试验，舍去第一次测量结果，对后3次试验结果进行计算，各元素的最大偏差值在1.2倍重复性限内，表明仪器稳定，可进行后续试验。否则查明原因，重新进行条件化试验。6.3标准曲线拟合CHNS模式：选择两种或两种以上种标准物质，通过改变标准物质的称样量，使各元素的绝对含量应覆盖仪器相应的检测范围。拟合方法选择三阶，标定点数不少于20个。O模式：选择一种或多种标准物质，通过改变标准物质的称样量，使氧元素的绝对含量应覆盖仪器相应的检测范围。拟合方法选线性，标定点数不少于20个。6.4碳、氢、氮、硫的测定6.4.1日常校正选取与待测样品元素含量相近的标准物质，称取适当质量的样品进行5次平行试验，试验结果与标准物质含量进行对比得到比例数值，取5次结果的算术平均值作为日常校正系数。日常校正系数如在仪器规定的范围内可用，超出范围需查明原因，重新标定标准曲线。6.4.2待测样品测定称取适量待测样品，根据进样量设置适当的仪器参数，每个样品进行两次平行试验。6.5氧的测定仪器转换成氧模式，其他操作步骤同6.4.1~6.4.2，每个样品做两次平行试验。7结果计算7.1漂移校正选取标准试剂，按照仪器操作步骤进行“漂移校正”，校正系数会自动保存到所使用的方法中，选中测试的样品进行重新计算，得到最后结果。7.2感量因子的计算在标准试剂中某元素的感量因子按式（1）计算：ssImtK·····························································（1）式中：K—标准样品中某元素的感量因子，mg/mV(mg/mm2)；t—标准样品中某元素的理论质量分数，%；ms—标准样品的质量，mg；Is—标准样品的积分值，mV(mm2)。注1：上述结果可由仪器自动计算出来。7.3元素质量分数的计算元素（碳、氢、氧、氮、硫）的质量分数按式（2）计算：T/GDASE0009—20204100)(mIKSONHC、、、或·················································（2）式中：)(SONHC、、、或—碳、氢、氮、氧、硫元素的质量分数，%；K—平均感量因子（算术平均值），mg/mV(mg/mm2)；I—样品的积分值，mV(mm2)；m—样品的质量，mg。注2：上述结果可由仪器自动计算出来。8精密度8.1分辨率碳、氢、氮、硫：≤0.0001mg；氧：≤0.0002mg。8.2相对标准偏差（RSD）碳：RSD≤0.5%(或标准试剂标定值)；氢、氧、氮、硫：RSD≤1%（或≤标准试剂标定值）。8.3重复性在重复性条件下获得的两次测定结果的绝对差不大于这两个测定值的算术平