国家标准计划《石墨烯材料比表面积的测定 亚甲基蓝吸附法》由 TC279(全国纳米技术标准化技术委员会)归口,TC279SC1(全国纳米技术标准化技术委员会纳米材料分会)执行 ,主管部门为中国科学院。
主要起草单位 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 、江南石墨烯研究院 、宁波墨西科技有限公司 。
| 07 数学、自然科学 |
| 07.030 物理学、化学 |
石墨烯材料是一种由sp2杂化的碳原子紧密排列而成的具有蜂窝状晶体结构的新型碳材料,具有超高载流子迁移率,优异的导电/导热性和出色的力学性能等,应用领域广阔。
比表面积大是石墨烯的一个重要结构特点与优势,单层石墨烯的理论比表面积高达2630m2/g,在储能、催化、传感等很多应用领域都能发挥重要作用。
而在各应用中,石墨烯材料的实际比表面积与其应用效果和性能发挥直接相关。
因此精确测量石墨烯材料的比表面积对于石墨烯应用具有重要意义与价值。
气体吸附BET法是测试固体材料比表面积的传统方法,应用最为广泛。
然而针对石墨烯材料,该方法存在一定的局限性。
首先,由于石墨烯本身比表面积巨大,极易发生团聚与堆叠,使得气体吸附这种固-气接触方式用于石墨烯比表面积测试时存在众多干扰因素,难以准确测定石墨烯的真实比表面积。
另一方面,石墨烯的大共轭结构与平面状的结构特征不利于氮气等气体分子在其表面吸附,对于很多具有高结晶度的石墨烯样品(例如通过插层剥离方法制备的石墨烯微片),通过氮气吸附测得的比表面积远低于实际值。
因此急需针对石墨烯这种二维材料本身特性,发展一种更能准确反映石墨烯比表面积的测试方法。
基于溶液过程的,亚甲基蓝吸附法是一种常用来测定炭黑及活性炭等碳材料比表面积的手段。
由于采用液相吸附,当石墨烯片分散于亚甲基蓝溶液中时,相邻石墨烯片之间被亚甲基蓝溶液阻隔,有效地避免了石墨烯片层的堆叠,保证亚甲基蓝分子充分吸附在石墨烯片层表面,有效避免了气体吸附中由于石墨烯片层团聚引起的干扰因素。
同时,亚甲基蓝分子中的共轭基团与石墨烯的共轭平面具有良好的相亲性,有利于实现充分、均匀的表面吸附。
因此,利用亚甲基蓝液相吸附技术能更准确的反应石墨烯的真实比表面积,而目前尚未有相关的国家标准,因此有必要启动该标准的制定工作,为石墨烯的品质控制和贸易提供一个重要的参考与衡量标准。
亚甲基蓝溶液吸附法测定石墨烯比表面积技术适用于各种方法制备的石墨烯材料。在进行液相吸附测试时,需要通过一定技术手段保证石墨烯片层在亚甲基蓝溶液中的分散性,尽量减少由于石墨烯片层堆叠对测试结果造成的影响。 该标准主要包括以下内容:1. 所需仪器及试剂;2. 样品准备工作;3. 亚甲基蓝溶液法测定石墨烯比表面积原理;4. 比表面积测试方法;5. 影响比表面积测定的因素分析。