前　　言 　　本指导性技术文件按照ＧＢ／Ｔ１．１—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。 Ⅰ 犌犅／犣３８０６２—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 犌犅／犣３８０６２—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—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—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 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　狊狆犲犮犻犳犻犮狊狌狉犳犪犮犲犪狉犲犪 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　狋犺犲狉犿犪犾犲狓犳狅犾犻犪狋犻狅狀狅犳犵狉犪狆犺犻狋犲狅狓犻犱犲 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　犲狓犳狅犾犻犪狋犻狅狀狏犻犪犮犺犲犿犻犮犪犾犻狀狋犲狉犮犪犾犪狋犻狅狀 〈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 犌犅／犣３８０６２—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　犿犲犮犺犪狀犻犮犪犾犲狓犳狅犾犻犪狋犻狅狀 〈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）： Γ ＝Γ∞ 犓犆 １＋犓犆 …………………………（１ ） 　　式中： Γ ———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）； Γ∞ ———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）； 犓———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； 犆———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）： １ Γ ＝ １ Γ∞ ＋ １ Γ∞犓 · １ 犆 …………………………（２ ） 　　以１／Γ 对１／犆图做一直线，由此直线的斜率和截距可求得Γ∞ 、犓。 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： Γ ＝ （犆０ －犆）犞 犿 …………………………（３ ） 　　式中： 犆０———原始溶液的浓度，单位为克每升（ｇ／Ｌ）； 犞———溶液的总体积，单位为升（Ｌ）； 犿———石墨烯试样质量，单位为克（ｇ）。 此时，吸附剂石墨烯的比表面积则可按式（４）计算： 犛０ ＝Γ∞ ×２．４５×１０３ …………………………（４ ） 　　式中： 犛０　　　———石墨烯材料的比表面积，单位为平方米每克（ｍ２／ｇ）； ２．４５×１０３ ———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 犌犅／犣３８０６２—２０１９ ５．１．２　多功能调速恒温振荡器。 ５．１．３　电子天