CN108519370B - 一种测定氧化石墨烯中锰、硅和钾元素的分析方法 - Google Patents

一种测定氧化石墨烯中锰、硅和钾元素的分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于氧化石墨烯杂质元素定量分析技术，涉及一种测定氧化石墨烯中锰、硅和钾元素的分析方法。本发明采用电炉阶梯式升温‑马弗炉灼烧‑酸溶氧化物的样品处理方法，采用电感耦合等离子光谱仪测量。本发明通过溶解条件试验，共存元素干扰试验，工作曲线线性试验确定了最佳分析线，提高了测量的准确度；方法测定范围宽，锰元素检测范围0.10％～10.0％，硅元素检测范围0.05％～1.00％，钾元素检测范围0.01％～0.20％；方法重复性好，回收率、精密度较好；通过标准样品的分析、不同仪器验证等分析结果比对表明所制定的分析方法准确度好，方法稳定，完全符合痕量元素分析的要求；本发明方法测量直接快速，操作简便，节约了大量人力和物力。

Description

一种测定氧化石墨烯中锰、硅和钾元素的分析方法
技术领域
本发明属于氧化石墨烯杂质元素定量分析技术，涉及一种测定氧化石墨烯中锰、硅和钾元素的分析方法。
背景技术
石墨烯是单原子厚度的二维碳原子层，被认为是构建其它碳的同素异性体的基础单元。相对于石墨烯来说，氧化石墨烯中大量含氧官能团的存在使之具有优异的亲水性和高度的化学可协调性，易与其他材料复合形成新型纳米复合材料。锰、硅和钾元素作为杂质元素存在于氧化石墨稀中，他们的存在会使氧化石墨烯团聚，丧生其独特的二维结构，严重影响产品质量，给材料应用带来巨大隐患。因此，建立准确快速的定量分析氧化石墨烯中的锰、硅和钾元素的分析方法对材料工程化，产业化具重要指导意义。目前国内外对于氧化石墨烯的定量分析尚未有检测标准方法，可查阅的关于锰、硅和钾元素的分析方法大多针对钢、高温合金、铝合金等金属材料等，上述材料与氧化石墨稀物理性质、化学性质及活性差异较大，上述方法并不适用于氧化石墨烯中的锰、硅和钾元素定量分析。
近年来，电感耦合等离子体发射光谱技术(ICP-AES)因其具有准确、灵敏度高、环保、节省人力等特点，广泛应用于材料、地质、冶金、环境、食品等领域，是分析化学专业中定量分析元素含量的重要手段。目前，国内外还未见有关利用电感耦合等离子发射光谱技术定量分析氧化石墨烯中元素含量的报道。
发明内容
本发明的目的是：提供一种前处理简便、分析范围宽的氧化石墨烯中锰、硅和钾元素含量的定量分析方法，解决氧化石墨烯制备工艺中质量评价问题。
本发明的技术方案：一种测定氧化石墨烯中锰、硅和钾的分析方法，其特征在于：采用铂金坩埚作为容器,将氧化石墨烯采用电炉阶梯式升温至400℃，然后采用马弗炉在1000±50℃灼烧，得到去除碳基体的残留氧化物；灼烧后氧化物采用盐酸、氢氟酸的20:1的混合溶液溶解，经过处理后溶解的样品透明、清亮，采用电感耦合等离子光谱仪，采用Mn257.610nm、Si 251.611nm、K 766.468nm作为分析线，在仪器高频入射功率0.9kW的工作条件进行测量。
所述氧化石墨烯试样称样质量可根据待测元素含量为0.1000g至0.5000g。
所述电炉阶梯式升温为100±10℃保持1小时、200±10℃保持2小时、300±10℃保持2小时、400 ±10℃保持2小时。
所述马弗炉在1000±50℃灼烧至少1小时，视样品氧化情况可适当增至2小时。
所述盐酸、氢氟酸的混合溶液为5mL盐酸、5滴氢氟酸。
本发明优点是：
1)样品处理技术是该发明的优点之一，具独创性。本发明采用铂金坩埚作为容器，电炉阶梯式升温除去氧化石墨烯表面吸附的水合肼等有机试剂；待试剂除尽后放入马弗炉1000℃灼烧2小时；待碳基体氧化完全后，加入5mL盐酸，5滴氢氟酸。这种处理方法能有效地去除残留有机试剂及碳基体对实验结果的干扰，是准确定量分析氧化石墨烯中锰、硅和钾元素的先决条件；
2)通过共存元素干扰试验，确定了最佳的仪器工作条件及分析线，提高了测量结果的准确度及稳定性；
3)测定范围宽，锰元素检测范围0.10％～10.0％，硅元素检测范围0.05％～1.00％，钾元素检测范围 0.01％～0.20％；
4)盐酸、硝酸试剂采用高纯或MOS级试剂，有利于低含量钾元素的测量；
5)低含量钾元素分析，直接测量可以得到较好分析结果；
6)共存元素不存在干扰，采用混合配置标准曲线，一次性测量锰、硅和钾元素含量，操作简便快速；
7)同步处理空白试样，并在计算测量结果时扣除，减小试剂及处理过程引入的干扰，提高分析结果的准确性；
8)通过方法复验及与其他单位分析结果比对，结果比对表明所制定的分析方法准确度好，方法稳定，完全符合材料分析的要求；
9)本申请方法测量快速，操作简便，节约了大量人力和物力；
10)ICP-AES法适用范围广，使用成本低廉，易于推广，具有经济价值。
附图说明
图1为氧化石墨稀样品前处理温度与时间曲线
具体实施方式
一种测定氧化石墨烯中锰、硅和钾的分析方法，将氧化石墨烯试样采用电炉阶梯式升温至400℃，然后采用马弗炉在1000±50℃灼烧，得到去除碳基体的残留氧化物；灼烧后氧化物采用盐酸、氢氟酸的20:1 的混合溶液溶解，经过处理后溶解的样品透明、清亮，采用电感耦合等离子光谱仪测量，在高频入射功率0.9kW的仪器的工作条件、采用Mn257.610nm、Si 251.611nm、K 766.468nm作为分析线。仪器工作条件如表1所示：
表1仪器工作条件
项目 参数 项目 参数
高频频率，MHz 40.68 入射功率，kW 0.9
入射狭缝，μm 20 护套气流量，L/min 0.2
辅助气流量L/min 0.3 样品提升量，mL/min 1.2
积分时间，s 2 积分方式 一点式
反射功率，W ＜10 - -
1.具体测试步骤如下：
(1)、在测定过程中所使用的试剂如下：
(1.1)、盐酸：ρ1.19g/mL、高纯或亚沸蒸馏制备；
(1.2)、硝酸：ρ1.42g/mL、高纯或亚沸蒸馏制备；
(1.3)、氢氟酸：ρ约1.15g/mL；
(1.4)、氢氧化钠：100g/L。
(1.5)、锰标准溶液A：1.00mg/mL。
称取0.5000g金属锰(w(Mn)>99.99％)，置于200mL烧杯中。加入3mL水和3mL硝酸(1.2)，加热溶解完全，煮沸驱尽氮氧化物。冷却至室温，移入500ml容量瓶中，加入40mL硝酸(1.2)，用水稀释至刻度。
(1.6)、硅标准溶液A：0.50mg/mL；
称取5.06g硅酸钠(Na2SiO3·9H2O),置于250mL聚四氟乙烯烧杯中，用水溶解。加入4mL氢氧化钠溶液，移入塑料瓶中，用水稀释至800mL，放置72h，过滤于1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度混匀后立即移入干燥的塑料瓶中。其准确浓度按HB 5218.6-2004中4.9进行标定。
(1.7)、硅标准溶液A：0.10mg/mL；
移取50.00mL硅标准溶液A(1.7)于250mL容量瓶中，加入20mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀。
(1.8)、钾标准溶液A：1.00mg/mL。
准确称取1.907g氯化钾(预先在450℃～500℃灼烧2h)，置于300mL烧杯中，用水溶解，移入1000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
(1.9)、钾标准溶液B：0.10mg/mL。
移取25.00mL钾标准溶液A(1.9)于250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。
(1.10)、钾标准溶液C：0.01mg/mL。
移取25.00mL钾标准溶液B(1.10)于250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。
(2)、取样和制样：分析用的试样按***取样方法取样，即把一批产品中的每一袋样品按一定顺序排列，从第1袋到第n袋产品中随机选一袋进行取样，然后每隔n-γ袋抽一袋进行取样，每个袋中取样量相同，将所取样品合并混匀，作为该批产品的样品，总取样量不少于5g。
(3)、试样溶解试验
氧化石墨烯活性很高,但普通的无机酸在常温常压下不能使之消解,要把样品转变为液体分析有一定困难。氧化石墨烯具有比表面积大的特点，石墨烯在氧化过程中吸附大量的水合肼。加热速度过快会引起剧烈反应，试样飞溅导致损失。在多次试验摸索后确定了电炉低温阶梯升温去除水合肼等有机试剂；之后经马弗炉1000℃高温灼烧，得到去除碳基体的残留氧化物；灼烧后氧化物最终采用5ml盐酸、5滴氢氟酸溶解，经过处理后溶解的样品透明、清亮，能满足光谱分析对于样品溶液的要求。
(4)共存元素干扰试验
配制单一元素测试溶液，在各分析元素的2～4条分析谱线中心波长附近的0.1842nm窗口范围内进行扫描，获得单一干扰元素溶液、分析元素溶液及试剂空白溶液的光谱扫描图形，对谱图进行叠加、放大处理，研究其光谱干扰情况。最终采用分析线：Mn257.610nm、Si 251.611nm、K 766.468nm
(5)工作曲线线性试验
分别移取Mn 6.00mg、Si 0.30mg、K 0.15mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有6.00％Mn、0.30％Si、0.15％K，在标准曲线中作为最高点。
分别移取Mn 4.00mg、Si 0.20mg、K 0.05mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有4.00％Mn、0.20％Si、0.05％K，在标准曲线中作为控制点 1。
分别移取Mn 2.00mg、Si 0.10mg、K 0.02mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有2.00％Mn、0.10％Si、0.02％K，在标准曲线中作为控制点2。
分别移取Mn 1.00mg、Si 0.05mg、K 0.01mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有1.00％Mn、0.05％Si、0.01％K，在标准曲线中作为控制点3。
在仪器最佳状态，按选定的仪器工作条件，将空白溶液和系列标准溶液依次进行标准化，制得标准工作曲线，采用最小二乘法拟合数据，得出的Mn、Si、K元素的标准曲线数据见表2-表4。
表2 Mn元素的标准工作曲线数据
Figure BDA0001647751650000041
表3 Si元素的标准工作曲线数据
Figure BDA0001647751650000042
表4 K元素的标准工作曲线数据
Figure BDA0001647751650000043
(6)方法检出限试验
检出限是分析方法和所用仪器进行痕量分析的重要指标，它表明该方法所能检测元素的最低浓度。根据国际理论与应用化学联合会(IUPAC)对检出限定义为：“检出限以浓度(或质量)表示，指由特定的分析方法能够合理地检测出的最小分析信号XL求得的最低浓度CL(或质量gL)”。在光谱分析中，检出限是指能产生一个确证在试样中存在待测元素的分析信号所需要的该组分的最小量或最小浓度。在测量误差服从正态分布的条件下，检出限指能用该方法以给定的置信度(通常取置信度为99.7％)检出待测组分的最小量或最小浓度。可有由最小检测信号与空白噪声导出。
根据国际标准化组织(ISO)的推荐，在测定分析方法的检出限时，推荐用空白(试剂空白或含有基体的空白溶液)与一个接近空白的样品(即待测组分浓度在检出限水平附近的样品)进行足够多次测量，根据测得的数据计算出Sb和b，即可根据公式(2.1)，求出分析方法测定某待测组分的检出限。
Figure BDA0001647751650000051
式中：
Figure BDA0001647751650000052
—分析样品在检出限水平时测得的分析信号的平均值；
Figure BDA0001647751650000053
—对空白样品进行足够次(本实验为12次)测量所测得的空白信号的平均值；
Sb—测量空白样品的标准偏差；
b—低浓度区校正曲线的斜率，它表示待测组分改变一个单位时，分析信号的改变量，即灵敏度；
k—与置信度有关的常数，IUPAC建议k＝3，95％。
本实验在确定的条件下，按照仪器设定的程序，以曲线零点作为待测试液按上述方法测定检出限，测量结果见下表5
表5待测元素检出限表
Figure BDA0001647751650000054
(7)、分析步骤如下：
(7.1)、试料：称取0.10g试样，精确到0.0001g；
(7.2)、制备试样溶液：将经7.1称量后的试料置于铂金坩埚中，取下坩埚盖，置于电炉上缓慢升温加热12小时。至试料表面的水合肼等有机试剂除去，取下稍冷，盖上坩埚盖，放入马弗炉1000℃灼烧2 小时后取出。加入5mL盐酸，5滴氢氟酸。待溶液清澈后转入100mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。同步处理空白试样。
(7.3)、制备工作曲线溶液；
采用步骤(5)制备工作中制备的曲线溶液；要求曲线溶液最高点必须覆盖试样中锰、硅和钾元素分析范围；
(7.4)、测量试样溶液中锰、硅和钾的浓度；按电感耦合等离子体光谱仪选定的工作条件及分析线，采用标准曲线对仪器进行标准化，然后，测量试样溶液中锰、硅和钾的浓度，减去空白试样浓度，按下式计算得到的百分含量ω，以％表示；
Figure BDA0001647751650000055
式中：ρ测量为测得氧化石墨烯中锰、硅和钾的质量浓度，单位为mg/ml；
ρ测量为测得空白中锰、硅和钾的质量浓度，单位为mg/ml；
V为工作曲线溶液体积，单位为ml；
m为称取试样质量，单位为g。
实施例一
采用Hummers法制备的氧化石墨稀作为样品，测定氧化石墨稀中锰、硅和钾含量，采用电感耦合等离子光谱仪，仪器的工作条件及分析线如下：分析线：Mn 257.610nm、Si251.611nm、K 766.468nm；
2.表1仪器工作条件
项目 参数 项目 参数
高频频率，MHz 40.68 入射功率，kW 0.9
入射狭缝，μm 20 护套气流量，L/min 0.2
辅助气流量L/min 0.3 样品提升量，mL/min 1.2
积分时间，s 2 积分方式 一点式
反射功率，W ＜10 - -
(1)、在测定过程中所使用的试剂如下：
(1.1)、盐酸：ρ1.19g/mL、高纯或亚沸蒸馏制备；
(1.2)、硝酸：ρ1.42g/mL、高纯或亚沸蒸馏制备；
(1.3)、氢氟酸：ρ约1.15g/mL；
(1.4)、氢氧化钠：100g/L。
(1.5)、锰标准溶液A：1.00mg/mL。
称取0.5000g金属锰(w(Mn)>99.99％)，置于200mL烧杯中。加入3mL水和3mL硝酸，加热溶解完全，煮沸驱尽氮氧化物。冷却至室温，移入500ml容量瓶中，加入40mL硝酸，用水稀释至刻度。
(1.6)、硅标准溶液A：0.50mg/mL；
称取5.06g硅酸钠(Na2SiO3·9H2O),置于250mL聚四氟乙烯烧杯中，用水溶解。加入4mL氢氧化钠溶液，移入塑料瓶中，用水稀释至800mL，放置72h，过滤于1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀后立即移入干燥的塑料瓶中。其准确浓度按HB 5218.6-2004中4.9进行标定。
(1.7)、硅标准溶液A：0.10mg/mL；
移取50.00mL硅标准溶液A于250mL容量瓶中，加入20mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀。
(1.8)、钾标准溶液A：1.00mg/mL。
准确称取1.907g氯化钾(预先在450℃～500℃灼烧2h)，置于300mL烧杯中，用水溶解，移入1000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
(1.9)、钾标准溶液B：0.10mg/mL。
移取25.00mL钾标准溶液A于250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。
(1.10)、钾标准溶液C：0.01mg/mL。
移取25.00mL钾标准溶液B于250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。
(2)、取样和制样：分析用的试样按***取样方法取样，即把一批产品中的每一袋样品按一定顺序排列，从第1袋到第n袋产品中随机选一袋进行取样，然后每隔n-γ袋抽一袋进行取样，每个袋中取样量相同，将所取样品合并混匀，作为该批产品的样品，总取样量不少于5g。
(3)、试样溶解试验
氧化石墨烯活性很高,但普通的无机酸在常温常压下不能使之消解,要把样品转变为液体分析有一定困难。氧化石墨烯具有比表面积大的特点，石墨烯在氧化过程中吸附大量的水合肼。加热速度过快会引起剧烈反应，试样飞溅导致损失。在多次试验摸索后确定了电炉低温阶梯升温去除水合肼等有机试剂；之后经马弗炉1000℃高温灼烧，得到去除碳基体的残留氧化物；灼烧后氧化物最终采用5ml盐酸、5滴氢氟酸溶解，经过处理后溶解的样品透明、清亮，能满足光谱分析对于样品溶液的要求。
(4)共存元素干扰试验
配制成单一元素测试溶液，在各分析元素的2～4条分析谱线中心波长附近的0.1842nm窗口范围内进行扫描，获得单一干扰元素溶液、分析元素溶液及试剂空白溶液的光谱扫描图形，对谱图进行叠加、放大处理，研究其光谱干扰情况。最终采用分析线：Mn257.610nm、Si 251.611nm、K 766.468nm
(5)工作曲线线性试验
分别移取Mn 6.00mg、Si 0.30mg、K 0.15mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有6.00％Mn、0.30％Si、0.15％K，在标准曲线中作为最高点。
分别移取Mn 4.00mg、Si 0.20mg、K 0.05mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有4.00％Mn、0.20％Si、0.05％K，在标准曲线中作为控制点 1。
分别移取Mn 2.00mg、Si 0.10mg、K 0.02mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有2.00％Mn、0.10％Si、0.02％K，在标准曲线中作为控制点 2。
分别移取Mn 1.00mg、Si 0.05mg、K 0.01mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有1.00％Mn、0.05％Si、0.01％K，在标准曲线中作为控制点 3。
配置在仪器最佳状态，按选定的仪器工作条件，将空白溶液和系列标准溶液依次进行标准化，制得标准工作曲线，采用最小二乘法拟合数据，得出的Mn、Si、K元素的标准曲线数据。
(6)方法检出限试验
检出限是分析方法和所用仪器进行痕量分析的重要指标，它表明该方法所能检测元素的最低浓度。根据国际理论与应用化学联合会(IUPAC)对检出限定义为：“检出限以浓度(或质量)表示，指由特定的分析方法能够合理地检测出的最小分析信号XL求得的最低浓度CL(或质量gL)”。在光谱分析中，检出限是指能产生一个确证在试样中存在待测元素的分析信号所需要的该组分的最小量或最小浓度。在测量误差服从正态分布的条件下，检出限指能用该方法以给定的置信度(通常取置信度为99.7％)检出待测组分的最小量或最小浓度。可有由最小检测信号与空白噪声导出。
根据国际标准化组织(ISO)的推荐，在测定分析方法的检出限时，推荐用空白(试剂空白或含有基体的空白溶液)与一个接近空白的样品(即待测组分浓度在检出限水平附近的样品)进行足够多次测量，根据测得的数据计算出Sb和b，即可根据公式(2.1)，求出分析方法测定某待测组分的检出限。
Figure BDA0001647751650000071
式中：
Figure BDA0001647751650000072
—分析样品在检出限水平时测得的分析信号的平均值；
Figure BDA0001647751650000073
—对空白样品进行足够次(本实验为12次)测量所测得的空白信号的平均值；
Sb—测量空白样品的标准偏差；
b—低浓度区校正曲线的斜率，它表示待测组分改变一个单位时，分析信号的改变量，即灵敏度；
k—与置信度有关的常数，IUPAC建议k＝3，95％。
本实验在确定的条件下，按照仪器设定的程序，以曲线零点作为待测试液按上述方法测定检出限。
表5待测元素检出限表
Figure BDA0001647751650000081
(7)、分析步骤如下：
(7.1)、试料：称取0.1000g试样，精确到0.0001g；
(7.2)、制备试样溶液：将7.1处理的试料置于铂金坩埚中，取下坩埚盖，置于电炉上100℃保持1小时、200℃保持2小时、300℃保持2小时、400℃保持2小时，取下稍冷，盖上坩埚盖，之后经马弗炉1050℃高温灼烧，得到去除碳基体的残留氧化物；灼烧后氧化物最终采用5ml盐酸、5滴氢氟酸溶解，经过处理后溶解的样品透明、清亮，能满足光谱分析对于样品溶液的要求。待溶液清澈后转入100mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。同步处理空白试样。
(7.3)、制备工作曲线溶液；
采用(5)制备工作曲线中溶液；要求曲线溶液最高点必须覆盖试样中锰、硅和钾元素分析范围；
(7.4)、测量试样溶液中锰、硅和钾的浓度；按电感耦合等离子体光谱仪选定的工作条件及分析线，采用标准曲线对仪器进行标准化，然后，测量试样溶液中锰、硅和钾的浓度，减去空白试样浓度，按下式计算得到的百分含量ω，以％表示；
Figure BDA0001647751650000082
式中：ρ测量为测得氧化石墨烯中锰、硅和钾的质量浓度，单位为mg/ml；
ρ测量为测得空白中锰、硅和钾的质量浓度，单位为mg/ml；
V为工作曲线溶液体积，单位为ml；
m为称取试样质量，单位为g。
得到的锰含量5.25％、硅含量0.15％、钾含量0.05％；
实施例二
采用Hummers法制备的氧化石墨稀作为样品，测定氧化石墨稀中锰、硅和钾含量，仪器工作条件、分析线如实施例一。
(1)、在测定过程中所使用的试剂与实施例1一致；
(2)、取样和制样与实施例1一致；
(3)、试样溶解试验与实施例1一致；
(4)、共存元素干扰试验与实施例1一致；
(5)、工作曲线线性试验
分别移取Mn 8.00mg、Si 0.50mg、K 0.20mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有8.00％Mn、0.50％Si、0.20％K，在标准曲线中作为最高点。
分别移取Mn 6.00mg、Si 0.30mg、K 0.10mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有6.00％Mn、0.30％Si、0.10％K，在标准曲线中作为控制点 1。
分别移取Mn 4.00mg、Si 0.20mg、K 0.05mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有4.00％Mn、0.20％Si、0.05％K，在标准曲线中作为控制点 2。
分别移取Mn 2.00mg、Si 0.10mg、K 0.02mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有2.00％Mn、0.10％Si、0.02％K，在标准曲线中作为控制点 3。
配置在仪器最佳状态，按选定的仪器工作条件，将空白溶液和系列标准溶液依次进行标准化，制得标准工作曲线，采用最小二乘法拟合数据，得出的Mn、Si、K元素的标准曲线数据。
(6)、方法检出限试验与实施例1一致；
(7)、分析步骤如下：
(7.1)、试料：称取0.2000g试样；
(7.2)、制备试样溶液：将7.1处理的试料置于铂金坩埚中，取下坩埚盖，置于电炉上100℃保持1.5 小时、200℃保持2小时、300℃保持2小时、400℃保持2小时，取下稍冷，盖上坩埚盖，之后经马弗炉 1000℃高温灼烧，得到去除碳基体的残留氧化物；灼烧后氧化物最终采用5ml盐酸、5滴氢氟酸溶解，经过处理后溶解的样品透明、清亮，能满足光谱分析对于样品溶液的要求。待溶液清澈后转入100mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。同步处理空白试样。
(7.3)、制备工作曲线溶液；
采用(5)制备工作曲线中溶液；要求曲线溶液最高点必须覆盖试样中锰、硅和钾元素分析范围；
(7.4)、测量试样溶液中锰、硅和钾的浓度；按电感耦合等离子体光谱仪选定的工作条件及分析线，采用标准曲线对仪器进行标准化，然后，测量试样溶液中锰、硅和钾的浓度，减去空白试样浓度，按下式计算得到的百分含量ω，以％表示；
Figure BDA0001647751650000091
式中：ρ测量为测得氧化石墨烯中锰、硅和钾的质量浓度，单位为mg/ml；
ρ测量为测得空白中锰、硅和钾的质量浓度，单位为mg/ml；
V为工作曲线溶液体积，单位为ml；
m为称取试样质量，单位为g。
得到的锰含量5.22％、硅含量0.16％、钾含量0.06％；
实施例三
采用Hummers法制备的氧化石墨稀作为样品，测定氧化石墨稀中锰、硅和钾含量，仪器工作条件和分析线如实施例一。
(1)、在测定过程中所使用的试剂与实施例1一致；
(2)、取样和制样与实施例1一致；
(3)、试样溶解试验与实施例1一致；
(4)、共存元素干扰试验与实施例1一致；
(5)、工作曲线线性试验
分别移取Mn 8.00mg、Si 0.50mg、K 0.20mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有8.00％Mn、0.50％Si、0.20％K，在标准曲线中作为最高点。
分别移取Mn 6.00mg、Si 0.30mg、K 0.10mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有6.00％Mn、0.30％Si、0.10％K，在标准曲线中作为控制点 1。
分别移取Mn 4.00mg、Si 0.20mg、K 0.05mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有4.00％Mn、0.20％Si、0.05％K，在标准曲线中作为控制点 2。
分别移取Mn 2.00mg、Si 0.10mg、K 0.02mg于100mL容量瓶中，补加10mL盐酸、5滴氢氟酸，用水稀释至刻度，摇匀。此混合标准溶液含有2.00％Mn、0.10％Si、0.02％K，在标准曲线中作为控制点 3。
配置在仪器最佳状态，按选定的仪器工作条件，将空白溶液和系列标准溶液依次进行标准化，制得标准工作曲线，采用最小二乘法拟合数据，得出的Mn、Si、K元素的标准曲线数据。
(6)、方法检出限试验与实施例1一致；
(7)、分析步骤如下：
(7.1)、试料：称取0.1000g试样；
(7.2)、制备试样溶液：将7.1处理的试料置于铂金坩埚中，取下坩埚盖，置于电炉上100℃保持2小时、200℃保持2小时、300℃保持2小时、400℃保持2小时，取下稍冷，盖上坩埚盖，之后经马弗炉980℃高温灼烧，得到去除碳基体的残留氧化物；灼烧后氧化物最终采用5ml盐酸(1.1)、5滴氢氟酸(1.3) 溶解，经过处理后溶解的样品透明、清亮，能满足光谱分析对于样品溶液的要求。待溶液清澈后转入100 mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。同步处理空白试样。
(7.3)、制备工作曲线溶液；
采用(5)制备工作曲线中溶液；要求曲线溶液最高点必须覆盖试样中锰、硅和钾元素分析范围；
(7.4)、测量试样溶液中锰、硅和钾的浓度；按电感耦合等离子体光谱仪选定的工作条件及分析线，采用标准曲线对仪器进行标准化，然后，测量试样溶液中锰、硅和钾的浓度，减去空白试样浓度，按下式计算得到的百分含量ω，以％表示；
Figure BDA0001647751650000101
式中：ρ测量为测得氧化石墨烯中锰、硅和钾的质量浓度，单位为mg/ml；
ρ测量为测得空白中锰、硅和钾的质量浓度，单位为mg/ml；
V为工作曲线溶液体积，单位为ml；
m为称取试样质量，单位为g。
得到的锰含量5.25％、硅含量0.14％、钾含量0.05％。

Claims (6)

1.一种测定氧化石墨烯中锰、硅和钾的分析方法，其特征在于：采用铂金坩埚作为容器,将氧化石墨烯采用电炉阶梯式升温至400℃，然后采用马弗炉在1000±50℃灼烧，得到去除碳基体的残留氧化物；灼烧后氧化物采用盐酸、氢氟酸的体积比为20:1的混合溶液溶解，所述盐酸、硝酸试剂采用高纯或MOS级试剂；经过处理后溶解的样品透明、清亮，采用电感耦合等离子光谱仪，采用Mn 257.610nm、Si251.611nm、K 766.468nm作为分析线，在仪器高频入射功率0.9kW的工作条件进行测量。
2.如权利要求1所述的测定氧化石墨烯中锰、硅和钾的分析方法，其特征在于：所述氧化石墨烯试样称样质量可根据待测元素含量为0.1000g至0.5000g。
3.如权利要求2所述的测定氧化石墨烯中锰、硅和钾的分析方法，其特征在于：所述电炉阶梯式升温为100±10℃保持1小时、200±10℃保持2小时、300±10℃保持2小时、400±10℃保持2小时。
4.如权利要求3所述的测定氧化石墨烯中锰、硅和钾的分析方法，其特征在于：所述马弗炉在1000±50℃灼烧至少1小时，视样品氧化情况可适当增至2小时。
5.如权利要求1-4任意一项所述的测定氧化石墨烯中锰、硅和钾的分析方法，其特征在于：所述盐酸、氢氟酸的混合溶液为5mL盐酸、5滴氢氟酸。
6.如权利要求5所述的测定氧化石墨烯中锰、硅和钾的分析方法，其特征在于：所述氧化石墨烯试样锰元素检测范围0.10％～10.0％，硅元素检测范围0.05％～1.00％，钾元素检测范围0.01％～0.20％。
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