石墨烯标准解读 | 带你了解石墨烯材料比表面积测试方法和标准？

比表面积影响着石墨烯和石墨烯相关材料（如石墨烯氧化物、石墨烯金属氧化物复合材料、采用杂原子的石墨烯、纳米光催化剂等等）的各种应用。在很大程度上，这些材料的暴露面与气体、液体、固体、电子、离子、光子和声子相互作用。因此，评估石墨烯材料的比表面积是理解和优化其性能的至关重要的一步，同时，比表面积也是表征石墨烯剥离程度和产品稳定性的有力工具。

比表面积国际上权威的测量通常用低温氮气吸附法或者静态容量法。许多国际标准化组织都已将气体吸附法列为比表面积测试标准，如美国 ASTM D3037，国际标准组织的 ISO-9277。中国比表面积测试有许多行业标准，其中最具代表性的是国标《GB/T19587-2004 气体吸附 BET 法测定固体物质比表面积》。但是上述测试方式对石墨烯材料并不适用，一般石墨烯行业采用碘吸附值方式进行测定。

碘吸附值的测定是研究和评价碳材料表面吸附能力较为常见的方法之一，在活性炭和炭黑等产品测试中已广泛使用。国内国际已制定了相关的标准，即GB/T 12496.8-2015《木质活性炭试验方法 碘吸附值的测定》、GB/T 7702.7-2008《煤质颗粒活性炭试验方法 碘吸附值的测定》国家标准、ISO 1304:2016(en)Rubber compounding ingredients — Carbon black — Determination of iodine adsorption number（橡胶配料-炭黑-碘吸附值的测定）等。

石墨烯材料作为一种新型碳纳米材料，具有大理论比表面积（单层石墨烯的理论比表面积为2630m²/g）、大吸附容量和快速吸附等特点，因此，将碘吸附值测试方法引入石墨烯材料具有重要的现实意义，可作为石墨烯材料吸附能力的测定，质量稳定性控制和下游产品应用开发的评测手段之一。

碘吸附值 Iodine adsorption number：在规定的实验条件下，石墨烯材料与碘液充分振荡吸附后，每克石墨烯材料吸附碘的毫克数。

标准特色

• 制定过程中着重检验了石墨烯材料与碘发生物理吸附能力的重现性，以评价材料表面吸附能力和质量稳定性
• 适用于石墨烯材料表面含有的少量常见官能团，如羧基、酚羟基、 羰基等，在中性条件下不发生碘仿/卤代等反应，本标准是适用的。（若石墨烯材料中含有与碘发生反应的物质，本标准将不适用）
• 通过对多个种类的石墨烯材料粉体样品进行边界条件摸索，建立了适用于石墨烯材料的测试步骤和条件，如试样加入量、碘标准溶液加入量、振荡时间、过滤方式、滴定用滤液体积等，并经过多个实验室间进行比对试验，验证了测试方法的精确度和重现性
• 本测试方法具有测定快速、方法易于掌握、仪器试剂成本低、结果稳定可靠的特点

方法概要

将一定量的石墨烯材料试样与碘标准溶液充分振荡吸附，过滤后用硫代硫酸钠溶液滴定滤液剩余碘量，用每克试样吸附碘的毫克数表示石墨烯材料的碘吸附值。

溶液配制

淀粉指示液

在烧杯中称取 1.0 g可溶性淀粉，加入 10 mL水，在搅拌下倒入 90 mL 的沸水中，再保持微沸5 min，然后冷却至室温，取上层清液使用。此溶液于使用验前配制，保存在冰箱中。

硫代硫酸钠标准滴定溶液，c（Na₂S₂O₃ ）= 0.1 mol/L

配制

称取 26.0 g 硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃·5H₂O），加 0.2 g 无水碳酸钠，溶于 1000 mL 水中，缓慢加热煮沸 10 min，冷却，放置两周后过滤再进行标定。

标定

将基准试剂重铬酸钾于 120 ℃±2 ℃干燥至恒重，称取 0.18 g，精确到 0.000 2g，置于碘量瓶溶于 25 mL 水中，加入 2.00 g 碘化钾与 20 mL 硫酸溶液（20 wt%），摇匀，于暗处放置 10 min， 加 150 mL 水，用配制好的硫代硫酸钠溶液滴定，近终点加入 2 mL 淀粉指示液，溶液由蓝色变为亮绿色为终点，硫代硫酸钠标准滴定溶液浓度记为 c，单位为摩尔每升(mol/L)。

碘标准溶液，c(1/2I₂)= 0.1 mol/L 分别称取 12.7 g 碘和 19.1 g 碘化钾，置于烧杯中，加水持续搅拌，直至溶液体积达到 50 mL-60mL。将该溶液移至 1 L 的棕色容量瓶中，稀释至刻度。混合后的溶液需放置 4h 以上以保证所有晶体全部溶解，在放置4 h内应搅拌 2~3 次。

空白试样的标定

取一定量碘标准溶液，过滤后移取 25 mL 至锥形瓶中，用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定，近终点时加 2 mL 淀粉指示液，滴定至溶液蓝色消失，记录滴定体积为 V0

计算：

C——硫代硫酸钠标准滴定溶液浓度，单位为摩尔每升(mol/L)

V0——空白试样消耗硫代硫酸钠的体积，单位为毫升(mL)

V ——滤液体积,单位为毫升(mL)

V1——加入的碘标准溶液体积，单位为毫升(mL)

V2——试样消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液体积，单位为毫升(mL)

M——碘摩尔质量[M (1/2I2 = 126.9 g/mol] ，单位为克每摩尔(g/mo1)

m——试样质量,单位为克(g)

参编单位

山东欧铂新材料有限公司、新奥石墨烯技术有限公司、中关村华清石墨烯产业技术创新联盟、多氟多化工股份有限公司、青岛华高墨烯科技股份有限公司、 中国科学院宁波材料技术与工程研究所、中国科学院山西煤炭化学研究所、宁波石墨烯创新中心有限公司、牛墨石墨烯应用科技有限公司、江苏天奈科技股份有限公司、山东利特纳米技术有限公司、北京市理化分析测试中心、上海超碳石墨烯产业技术有限公司