ICS 71.040 A20 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 materialsMethylene blue adsorption method 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。 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。 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 2 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—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—2011实验室玻璃仪器单标线容量瓶 GB/T12807一1991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/T30544.13纳米科技术语第13部分：石墨烯及相关二维材料 3术语和定义 3 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人含氧官能团，加热、分解所引人的化学物质和单元，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 exfoliation via chemical intercalation 《二维材料》通过在更厚的层状材料的层间插入化学物质和单元，然后浸入到液体中，利用机械能或 1 GB/Z38062—2019 热能来制备单层或少层二维材料的方法。 [GB/T30544.13—2018,定义3.2.1.13] 3.4 机械剥离mechanical exfoliation 《二维材料》通过机械方法，从材料体中分离出独立/分立的二维材料层。 注：有很多不同实现方法。一个方法是通过剥离，亦称为胶带剥离法、机械剥离法、微机械剥离法；另一个方法是通 过干燥介质球研磨。 [GB/T30544.13—2018,定义3.2.1.3] 4原理 在一定温度下，固体在某些溶液中的吸附与固体对气体的吸附很相似，可用朗缪尔（Langmuir）单 分子层吸附方程来处理。朗缪尔吸附方程见式（1）： KC 1+KC ..(1) 式中： 平衡吸附量，1g吸附剂达吸附平衡时，吸附的溶质的物质的质量，单位为克每克（g/g）； F 饱和吸附量，1g吸附剂的表面上盖满一层吸附质分子时所能吸附的最大质量，单位为克每 克(g/g); K 吸附作用的平衡常数，也称为吸附系数，与吸附质、吸附剂性质及温度有关，其值越大，则表 示吸附能力越强； C 达到吸附平衡时，溶质在溶液本体中的平衡浓度，单位为克每升（g/L）。 将式(1)整理得式(2)： 11 11 .(2) r-r.+r.KC 以1/T对1/C图做一直线，由此直线的斜率和截距可求得r。、K。 在一定浓度范围内，石墨烯材料对亚甲基蓝的吸附是单分子层吸附，符合朗缪尔吸附理论的基本假 设。吸附平衡条件下，石墨烯对亚甲基蓝的平衡吸附量按式（3)计算： (C。-C)V ·(3) m 式中： C。——原始溶液的浓度，单位为克每升（g/L)； 溶液的总体积，单位为升（L)； 石墨烯试样质量，单位为克（g）。 m 此时，吸附剂石墨烯的比表面积则可按式（4)计算： S。=FX2.45×10° (4) 式中： S. 石墨烯材料的比表面积，单位为平方米每克（m/g）； 2.45X103 代表单分子层吸附的情况下每克亚甲基蓝可以覆盖石墨烯样品的面积。 5 仪器和试剂 5.1 仪器 5.1.1紫外-可见分光光度计。 2