石墨烯粉體是當(dāng)前我國(guó)石墨烯產(chǎn)品的主要形式，在新能源電池、熱管理、重防腐涂料等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已初步實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。石墨烯粉體可經(jīng)由機(jī)械剝離、還原氧化、插層解離、小分子合成等不同的生產(chǎn)工藝制備。由于生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、原料等的不同，不同廠家生產(chǎn)的石墨烯粉體中所含的金屬雜質(zhì)元素的種類和含量也存在顯著差異。金屬雜質(zhì)會(huì)直接影響石墨烯粉體的應(yīng)用性能，石墨烯應(yīng)用技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需建立對(duì)石墨烯粉體中金屬雜質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化分析測(cè)試方法。
《納米技術(shù) 石墨烯粉體中金屬雜質(zhì)的測(cè)定電感耦合等離子體質(zhì)譜法》GB/T 42240-2022中規(guī)定了石墨烯粉體樣品的微波消解法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法定量測(cè)試雜質(zhì)元素，但該方法稱樣量?jī)H有10 mg，在樣品不夠均勻的情況下難具有代表性。本文采用超級(jí)微波消解石墨烯粉體，稱樣量100 mg，采用硝酸-高氯酸體系消解，可將樣品完全消解。采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)試，顯示結(jié)果的加標(biāo)回收率，精密度良好，可作為石墨烯粉體中金屬雜質(zhì)的定量測(cè)試分析方法。
實(shí)驗(yàn)部分
儀器
表1 儀器選型及其配置
表2 電感耦合等離子發(fā)射光譜儀檢測(cè)參數(shù)
試劑及標(biāo)準(zhǔn)品
試劑：硝酸，高氯酸，均為優(yōu)級(jí)純
純水：18.2 MΩ·cm去離子水；
標(biāo)準(zhǔn)溶液：鈷、鉻、銅、鐵、鎳、鋅單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000 μg/mL，國(guó)家有色金屬研究院。
樣品前處理
準(zhǔn)確稱量樣品0.1 g（精確至0.0001 g），置于消解管中，加入1 mL硝酸、3 mL高氯酸，蓋上蓋子置于消解管架上，載液采用150 mL+5 mL硝酸。轉(zhuǎn)入超級(jí)微波按照表3程序微波消解。消解完畢之后冷卻取出，使用去離子水定容至50 mL。超級(jí)微波消解程序如下：
表3超級(jí)微波升溫程序
表4 樣品消解后圖片
測(cè)試結(jié)果
線性和檢出限：所有待測(cè)元素線性相關(guān)系數(shù)值均大于0.9999。以空白試樣連續(xù)分析11次所得測(cè)定值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的樣品濃度作為方法檢出限。
精密度測(cè)試：對(duì)A樣品的7個(gè)平行樣分別測(cè)試，其結(jié)果精密度 RSD%<4.3%，對(duì)于未檢出的元素采用加標(biāo)方式計(jì)算RSD%。
加標(biāo)回收率測(cè)試：對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率測(cè)試，按照元素含量選擇合適的濃度進(jìn)行加標(biāo)，每個(gè)元素的加標(biāo)回收率都在96.4~109%之間。
實(shí)際樣品測(cè)試
利用上述方法對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表2。
表2 樣品測(cè)試結(jié)果 (單位: mg/kg)
結(jié)語(yǔ)
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)試，顯示結(jié)果的加標(biāo)回收率，精密度良好，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠；取兩份及以上相同的樣品獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以完全一致的條件（消解方法、試劑、儀器以及分析人員）進(jìn)行分析，考察其結(jié)果的一致性，樣品平行性良好。可作為石墨烯粉體中金屬雜質(zhì)的定量測(cè)試分析方法。
設(shè)備與耗材方案
一、EXPEC 6100D型ICP-OES 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)樣系統(tǒng)配置詳情
二、EXPEC 790S型超級(jí)微波化學(xué)工作站配置詳情
三、試劑及標(biāo)準(zhǔn)品
