ICS 71.040 A 20
GB
中华人民共和国国家标准化指导性技术文件
GB/Z38062—2019
纳米技术 石墨烯材料比表面积的测试
亚甲基蓝吸附法
NanotechnologiesDetermination of specific surface area of graphene
materials-Methyleneblueadsorptionmethod
2020-09-01实施
2019-10-18 发布
国家市场监督管理总局 发布
中国国家标准化管理委员会 GB/Z38062—2019
前言
本指导性技术文件按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本指导性技术文件由中国科学院提出。 本指导性技术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。
本指导性技术文件起草单位：中国科学院宁波材料技术与工程研究所、宁波墨西科技有限公司、冶金工业信息标准研究院、济南圣泉集团股份有限公司、宁波石墨烯创新中心有限公司。
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本指导性技术文件主要起草人：刘兆平、周旭锋、卢焕明、秦志鸿、侯慧宁、郑应福、张公军、赵永胜、 吴婷婷、张秀梅。
1 GB/Z38062—2019
引言
石墨烯材料比表面积大，在储能、催化、传感及水处理等能源、化工和环保领域有着广泛的应用。不
同方法制备的石墨烯材料比表面积存在较大的差异，准确测定石墨烯材料的比表面积对其应用有着至关重要的作用。
本指导性技术文件利用石墨烯材料在液相中吸附亚甲基蓝，通过吸附前后亚甲基蓝溶液的吸光度变化来计算出石墨烯材料的比表面积。不同方法制备的石墨烯材料表面结构及理化性质不同，在溶剂中的分散行为也存在着较大的差异；其次亚甲基蓝在石墨烯片层表面的吸附行为受温度、时间、吸附浓度和石墨烯添加量等的影响，石墨烯材料在吸附体系中的单片分散状态和亚甲基蓝在石墨烯材料表面的吸附状态对于本试验方法有着较大影响，本指导性技术文件可供测试石墨烯材料比表面积时参考
u
II GB/Z38062—2019
纳米技术 石墨烯材料比表面积的测试
亚甲基蓝吸附法
1范围
本指导性技术文件规定了用亚甲基蓝吸附法测试石墨烯比表面积涉及的定义、原理、仪器和试剂
样品制备、试验步骤、分析步骤、结果计算和测试报告。
本指导性技术文件适用于氧化石墨热剥离、化学插层剥离和机械剥离制备的石墨烯材料比表面积的测试。
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/T6682一2008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/T12806一2011实验室玻璃仪器单标线容量瓶 GB/T12807—1991 实验室玻璃仪器分度吸量管 GB/T15724实验室玻璃仪器烧杯 GB/T15725.6实验室玻璃仪器磨口烧瓶 GB/T 30544.13 3纳米科技术语第13部分：石墨烯及相关二维材料
术语和定义
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GB/T30544.13界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了 GB/T30544.13中的某些术语和定义。 3.1
比表面积specificsurfacearea 单位质量固态物质的表面积。 [GB/T19587—2017,定义3.11]
3.2
氧化石墨热剥离thermalexfoliationofgraphiteoxide 在石墨的石墨烯层之间引入含氧官能团，加热、分解所引入的化学物质和单元，产生气体，剥离出还
原氧化石墨烯的层，从而制备出还原氧化石墨烯的方法，
注：氧化石墨的热剥离和还原是同时发生的 [GB/T30544.13—2018,定义3.2.1.17]
3.3
化学插层剥离 exfoliationvia chemical intercalation 《二维材料>通过在更厚的层状材料的层间插人化学物质和单元，然后浸人到液体中，利用机械能或
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SAG GB/Z38062—2019
5.1.2 ：多功能调速恒温振荡器。 5.1.3电子天平，精度为0.0001g。 5.1.4真空干燥箱。 5.1.5干燥器。 5.1.6注射器及配套聚四氟乙烯（PTFE)滤膜。 5.1.72 烧杯，规格500mL，应符合GB/T15724的要求。 5.1.8单标线容量瓶，规格50mL、100mL、500mL、1000mL，应符合GB/T12806—2001中A级的要求。 5.1.9月 磨口锥形烧瓶，规格100mL，应符合GB/T15725.6的要求 5.1.10 分度吸量管，规格5mL、10mL、25mL、50mL，应符合GB/T12807一1991中A级的要求。 5.2 2试剂
SAG
本指导性技术文件所用水应符合GB/T6682一2008中三级水规格。 5.2.1亚甲基蓝，分析纯。 5.2.2 乙醇-水混合溶剂，体积比为8：2。
6样品制备
6.1# 样品干燥
将石墨烯样品置于真空干燥箱干燥，干燥完成后在30s内将样品转入干燥器中。化学插层剥离和机械剥离制备的石墨烯样品宜在（200土5）℃下干燥1h；氧化石墨热剥离制备的石墨烯样品宜在（80土 5）℃下干燥1h。 6.2溶液配制 6.2.1亚甲基蓝含水率测定
将亚甲基蓝样品于（105土2)℃条件下干燥测定其水分，亚甲基蓝未干燥样品的取用量m（精确到 0.0001g)按式（5)计算：
m=m./［P(1-E)J
.*( 5)
式中： mb 未干燥的亚甲基蓝的质量，单位为克（g）； ma 理论计算的干燥亚甲基蓝的质量，单位为克（g）； P—亚甲基蓝干燥样的纯度，%； E 一亚甲基蓝样品水分含量，%。
6.2.2 ：亚甲基蓝参考溶液（A液） 6.2.2.1亚甲基蓝参考溶液（A1液），溶液浓度为0.0100g/L
按式（5)计算并称取与0.0100g亚甲基蓝干燥样品相当的未干燥亚甲基蓝（m1），加入装有一定量乙醇-水混合溶剂（5.2.2)的烧杯中，待亚甲基蓝全部溶解后，转移至1000mL容量瓶内，用乙醇-水混合溶剂（5.2.2)分多次冲洗烧杯内壁并转移至容量瓶中，稀释至标线，摇匀，得到A10液
3 GB/Z 38062—2019
6.2.2.2 2亚甲基蓝参考溶液（A，液～A。液），溶液浓度为0.0010g/L～0.0090g/L
等间隔量取10.0mL~90.0mL的A1o液（6.2.2.1）至100mL容量瓶中，分别用乙醇-水混合溶剂（5.2.2）稀释至刻度，摇匀，得到A，液～A，液。不同浓度的亚甲基蓝参考溶液配制见表1。
表1不同浓度的亚甲基蓝参考溶液配制
乙醇-水混合溶剂体积/
参考溶液浓度，
A液体积/
参考溶液总体积/
参考溶液编号
g/L 0.001 0 0.002 0 0.003 0 0.004 0 0.005 0 0.006 0 0.007 0 0.008 0 0.009 0
mL 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0
mL 90.0 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0
mL
A: A2 A: A A; As A, As A.
100
6.2.3亚甲基蓝原始溶液（B液），溶液浓度为1g/L
SAG
按式（5)计算并称取与1.0000g亚甲基蓝干燥样品相当的未干燥亚甲基蓝（m2），加人装有一定量乙醇-水混合溶剂（5.2.2)的烧杯中，待亚甲基蓝全部溶解后，转移至1000mL容量瓶内，用乙醇-水混合溶剂（5.2.2)分多次冲洗烧杯内壁转移至容量瓶中，并稀释至标线，摇匀，得到B液。
7试验步骤
7.1 工作条件
7.1.1 仪器工作环境温度维持在20℃～30℃之间。 7.1.2 比表面积测试仪器的工作温度波动控制在土2℃。
7.2 测试步骤 7.2.1 吸附试验 7.2.1.1取6只100mL干燥、洁净磨口锥形烧瓶，按照表2给出的体积，用分度吸量管（5.1.10）分别移取乙醇-水混合溶剂（5.2.2)和B液（6.2.3）于锥形瓶中，准确称取经6.1干燥处理的石墨烯样品0.0100g （精确至0.0001g)转移至锥形瓶中，封口，得到吸附溶液（B液～B液）。
4 GB/Z38062—2019
表2不同浓度的亚甲基蓝吸附溶液配制
吸附溶液初始浓度/ B液体积/ 乙醇-水混合溶剂体积/ 加人石墨烯质量/ 吸附溶液总体积/
吸附溶液编号
g/ L 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
mL 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0
mL 45.0 40.0 35.0 30.0 25.0 20.0
mL
g 0.010 0 0.010 0 0.010 0 0.010 0 0.010 0 0.010 0
Bi B Ba B: B: B:
0
7.2.1.2 将B液～B。液（7.2.1.1)放置在超声清洗机中，冰水浴条件下超声。超声功率150W，超声时间30min，然后放在温度设定为25℃的恒温振荡器上振荡3h以上，得到吸附平衡溶液（D，液～D 液)。 7.2.2 吸附平衡溶液处理 7.2.2.1用注射器分别吸取D1液～D。液（7.2.1.2)10.0mL，再套上带有PTFE滤膜的针头，注射分离石墨烯与平衡滤液，得到平衡滤液（E液～E。液）。 7.2.2.2精确量取E液~E。液（7.2.2.1）5.0mL转移至500mL容量瓶中，用乙醇-水混合溶剂（5.2.2）稀释至刻度，得到稀释平衡滤液（F，液～F。液）。 7.2.3平行试验
另取6只100mL干燥、洁净磨口锥形烧瓶，按照表2吸附溶液配制方法，重复7.2.1和7.2.2步骤，得到另一组稀释平衡滤液，
SAG
7.2.4选择工作波长
以乙醇-水混合溶剂（5.2.2)为空白样，亚甲基蓝参考溶液A，液～A。液（6.2.2.2）9组溶液中任意组为被测对象，在600nm～700nm波长范围内测量吸光度，以最大吸收时的波长为工作波长 7.2.5测量吸光度 7.2.5.1在工作波长下，依次测定A，液～A液（6.2.2.2）的吸光度 7.2.5.2在工作波长下，依次测定两组稀释平衡滤液（7.2.2.1）和（7.2.2.2)的吸光度。 7.3 数据处理 7.3.1参考曲线
以表1中亚甲基蓝参考溶液A，液A。液的浓度为横坐标，以A，液～A。液的吸光度（7.2.5.1)为纵坐标，作吸光度-浓度参考曲线（曲线的线性相关系数R"≥0.99）。 7.3.2亚甲基蓝平衡溶液浓度
将7.2.5.2测定的两组F，液～F。液的吸光度，从吸光度-浓度参考曲线（7.3.1）上查得相对应的浓度，乘上100，即为两组E，液～E。液的浓度。
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