GB/T 43598-2023 纳米技术 石墨烯粉体氧含量和碳氧比的测定 X射线光电子能谱法

　　ICS 71. 040.99 CCS A 43

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43598—2023

　　纳米技术 石墨烯粉体氧含量和

　　碳氧比的测定 X 射线光电子能谱法

　　Nanotechnology—Measurementforoxygen contentandC/O ofgraphene

　　powder—X-rayphotoelectron spectroscopy

　　2023-12-28发布 2024-07-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43598—2023

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　引言 Ⅱ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 原理 2

　　5 试剂或材料 3

　　6 仪器设备 3

　　7 环境条件 3

　　8 样品处理 3

　　9 测试程序 4

　　10 数据处理 6

　　11 测试报告 7

　　附录 A (资料性) 样品预处理条件的考察 8

　　附录 B (资料性) 测试样品制备方式 10

　　附录 C (资料性) rGO 粉体样品测试示例 11

　　附录 D (资料性) GO 粉体样品测试示例 13

　　参考文献 15

　　GB/T 43598—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国科学院提出 。

　　本文件由全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC279)归 口 。

　　本文件起草单位 : 国家纳米科学中心 、中国计量科学研究院 、广州特种承压设备检测研究院 、广东墨睿科技有限公司 、泰州石墨烯研究检测平台有限公司 、常州第六元素材料科技股份有限公司 、常州富烯科技股份有限公司 、贝特瑞新材料集团股份有限公司 、宁波石墨烯创新中心有限公司 、江苏杉元科技有限公司 、黑龙江诺康石墨新材料科技有限公司 、烯旺新材料科技股份有限公司 、厦门斯研新材料技术有限公司 、黑龙江省石墨谷新材料科技有限公司 、中关村华清石墨烯产业技术创新联盟 。

　　本文件主要起草人 :徐鹏 、刘 忍 肖 、葛 广 路 、任 玲 玲 、尹 宗 杰 、李 茂 东 、蔡 金 明 、梁 惠 明 、丁 荣 、瞿 研 、周步存 、黄友元 、朱彦武 、陈苗裙 、李子坤 、孙旭冉 、苏冬 、汪洵 、田国兰 、郭延军 、刘兆平 、周旭峰 、孙培育 、刘刚桥 、张文胜 、吕雪 、冯欣悦 、王兰兰 、王研 、霍珊 、梅佳 、时浩 、戴石锋 、冯巧娜 。

　　Ⅰ

　　GB/T 43598—2023

　　引 言

　　石墨烯材料具有优异的电 、热和机械性能 ,在锂离子电池 、集成电路 、5G通信 、新型显示等电热应用领域展现出广阔的产业应用前景 。石墨烯材料的氧含量和碳氧比(C/O)是直接影响其电热应用性能的重要特性参数 ,也是识别石墨烯或氧化石墨烯(GO) 材料类型的关键指标 ,亦可用于评价产品质量 、评估还原氧化石墨烯(rGO)的还原程度 。 随着石墨烯材料产业应用规模的快速提升和应用场景的不断扩展 ,对石墨烯材料氧含量和 C/O 的准确 、可靠测定提出了迫切需求 ,尤其是对于石墨烯粉体 、石墨烯浆料这两类主要产业应用形态 。X射线光电子能谱技术(XPS)是一种对材料表面化学性质具有高识别能力 、高灵敏度的先进分析技术 ,尤其适用于固体材料表面分析 ,具有样品用量小 、样品无需前处理 、分析速度快 、可得被测元素的化学态信息 、对样品的破坏性非常小等显著优势 ,用于石墨烯材料的测试分析时 ,不仅可获得石墨烯材料中碳和氧的原子分数 ,还可通过碳-氧(C-O) 、碳-碳(C-C) 化学键的分布情况判断石墨烯材料的类型 。本文件以先进材料和标准凡尔赛计划(VAMAS) 国际比对研究为基础 ,描述了用 XPS测定石墨烯粉体氧含量和 C/O 的测试方法 ,给出了氧含量和 C/O这两个关键特性参数的参考技术指标 ,对石墨烯企业开展石墨烯材料及相关产品的生产 、研发和质量管控提供了必要的技术依据 ,并使石墨烯产业链条上供需双方得以进行相互间认同一致的产品性能评价与规格确认 。

　　Ⅱ

　　GB/T 43598—2023

　　纳米技术 石墨烯粉体氧含量和

　　碳氧比的测定 X 射线光电子能谱法

　　1 范围

　　本文件描述了用 X射线光电子能谱技术(XPS) 测定石墨烯粉体中氧元素含量(原子分数) 和碳氧比的方法 。

　　本文件适用于石墨烯粉体 、石墨烯浆料 ,其他碳基纳米材料的测定参照执行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;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/T 19500 X射线光电子能谱分析方法通则

　　GB/T 22571 表面化学分析 X射线光电子能谱仪 能量标尺的校准

　　GB/T 25185 表面化学分析 X射线光电子能谱 荷电控制和荷电校正方法的报告

　　GB/T 28894 表面化学分析 分析前样品的处理

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　石墨烯 graphene

　　石墨烯层 graphenelayer

　　单层石墨烯 single-layergraphene;monolayergraphene

　　由一个碳原子与周围三个近邻碳原子结合形成蜂窝状结构的碳原子单层 。

　　注 1: 它是许多碳纳米物体的重要构建单元 。

　　注 2: 由于石墨烯仅有一层 , 因此通常被称为单层石墨烯 。石墨烯缩写为 1LG, 以便区别于缩写为 2LG 的双层石墨烯和缩写为 FLG 的少层石墨烯 。

　　注 3: 石墨烯有边界 ,并且在碳-碳键遭到破坏的地方有缺陷和晶界 。

　　[来源 :GB/T 30544. 13—2018,3. 1. 2. 1] 3.2

　　石墨烯粉体 graphenepowder

　　主要由石墨烯和相关二维材料组成的 、外观为黑色或棕黄色的粉体 。

　　注 : 石墨烯粉体包括单层石墨烯(1LG) 、双层石墨烯(2LG) 、少层石墨烯(FLG) 、石 墨 烯 纳 米 片(GNP) 、机 械 剥 离 石

　　墨烯 、化学解离石墨烯 、小分子合成(CVD、PVD)石墨烯 、还原氧化石墨烯(rGO) 、氧化石墨烯(GO)等 。

　　[来源 :GB/T 42240—2022,3. 2] 3.3

　　氧化石墨烯 grapheneoxide;GO

　　对石墨进行氧化及剥离后所得到的化学改性石墨烯 ,其基平面已被强氧化改性 。

　　1

　　GB/T 43598—2023

　　注 : 氧化石墨烯是具有高氧含量的单层材料 ,通常由碳氧原子比(与合成方法有关 ,一般约为 2. 0)表征 。

　　[来源 :GB/T 30544. 13—2018,3. 1. 2. 13] 3.4

　　还原氧化石墨烯 reduced grapheneoxide;rGO

　　氧含量被降低后的氧化石墨烯 。

　　注 1: 可通过化学 、热学 、微波 、光化 、光热 、微生物/细菌等方法 ,或者剥离还原氧化石墨方法得到还原氧化石墨烯 。

　　注 2: 如果氧化石墨烯被完全还原 ,那么得到的就是石墨烯 。然而 ,实际上仍会残留部分含氧功能基团 ,并且 sp3 化学键也无法完全还原为 sp2 化学键 。不同的还原介质将导致 还 原 氧 化 石 墨 烯 具 有 不 同 的 碳 氧 原 子 比 及 不 同的化学组分 。

　　注 3: 还原氧化石墨烯可有不同的形态 ,例如片状或蠕虫状结构 。

　　[来源 :GB/T 30544. 13—2018,3. 1. 2. 14] 3.5

　　X 射线光电子能谱 X-rayphotoelectron spectroscopy;XPS

　　用电子能谱仪测量 X射线光子辐照样品表面所激发的光电子和俄歇电子能量分布的一种方法 。

　　注 : 通常用的 X射线源是非单色化的 AlKα X射线和 MgKα X射线 ,其能量分别为 1486. 6 eV 和 1253. 6 eV。现代仪器也使用单色化的 AlKα X射线 。有些仪器使用其他阳极 X射线源或同步辐射 。

　　[来源 :GB/T 30544. 6—2016,4. 17] 3.6

　　相对元素灵敏度因子 relativeelementalsensitivity factor

　　正比于绝对元素灵敏度因子的系数 。选择该比例系数使得一种选定元素及指定能级跃迁的峰强度等于 1。

　　注 1: 选定元素及其能级跃迁时 ,对于 XPS通常选用 C1s或 F1s,对于 AES通常选用 AgM4,5 VV。

　　注 2: 所用灵敏度因子的类型应适用于 ,诸如对均匀样品或偏析层之类样品的分析 。

　　注 3: 为了正确使用基体因子或其他参数 ,应给出灵敏度因子的来源 。

　　注 4: 灵敏度因子与激发源参数 、能量分析器参数以及样品在仪器中相对于这些部件的取向相关 。灵敏度因子也与被分析的基体有关 ,在 SIMS中基体影响起主要作用 。

　　[来源 :GB/T 30702—2014,3. 2] 3.7

　　元素组成 elementalcomposition

　　石墨烯粉体测试样品中所含的主要元素及其所占的原子分数(相对原子浓度) 。

　　注 : 本文件中主要元素是指含量不低于 100微克每千克(μg/kg) ,XPS窄扫描谱线具有良好信噪比且能获得可靠测试结果的元素 。

　　[来源 :IEC TS 62607-6-21:2022,3. 2. 1,有修改] 3. 8

　　碳氧比 carbon to oxygen ratio;C/O

　　石墨烯粉体测试样品中碳(C) 、氧(O)元素含量(原子分数)的比值 。

　　[来源 :IEC TS 62607-6-21:2022,3. 2. 2,有修改]

　　4 原理

　　用一束具有足够能量(hν)的 X射线辐照石墨烯材料测试样品 ,光子与测试样品表面相互作用使不同能级的束缚电子以特定几率电离 ,产生与被测元素内层电子能级有关的具有特征能量的光电子 ,用能量分析器检测逸出的光电子 ,按照结合能进行计数得到光电子能量与强度谱图 ,指认各 XPS特征谱峰并进行峰强度积分 ,得到被测样品中碳 、氧等主要元素的相对百分含量(原子分数) 。

　　2

　　GB/T 43598—2023

　　5 试剂或材料

　　5. 1 试剂

　　5. 1. 1 无水乙醇 :优级纯 。

　　5. 1.2 异丙醇 :优级纯 。

　　5. 1.3 高纯氩气 :纯度 ≥99. 995% 。

　　5. 1.4 高纯氮气 :纯度 ≥99. 999% 。

　　5.2 标准物质/标准样品

　　可用于 X射线光电子能谱仪结合能校准的金(Au) 、银(Ag) 、铜(Cu)标准物质/标准样品 。

　　6 仪器设备

　　6. 1 X 射线光电子能谱仪

　　可对固体样品表面元素组成 、化学态等进行测试分析 ,配备单色 X射线源的光电子能谱仪 ,本底真空度优于 10- 6 Pa。

　　6.2 压片机

　　实验室用粉末压片机 。

　　6.3 真空干燥箱

　　温度范围宜涵盖室温至 200 ℃ ,真空度优于 10- 2 Pa。

　　6.4 除静电仪器

　　可在实验室环境使用以去除静电的仪器 ,如除静电枪 。

　　7 环境条件

　　石墨烯粉体吸水性强 ,故样品处理过程 、X射线光电子能谱仪所处环境的相对湿度宜不超过 65% 。

　　8 样品处理

　　8. 1 样品称量

　　称取 2. 0 mg~ 5. 0 mg石墨烯粉体样品 ,转移到表面皿中 。按照 GB/T 28894进行样品的转移 、保存 。表观密度较大的样品可直接进行称量和转移 ;表观密度较小的样品易受静电影响 ,在称量和转移过程中易飘散 ,宜用除静电仪器辅助操作 。

　　8.2 样品预处理

　　将 8. 1 中称量的样品进行真空干燥处理 ,尽可能去除可视为杂质的吸附水和其他吸附物质 , 以不破坏样品为前提 ,处理条件如下 :

　　— 对于 GO样品 ,干燥温度应不高于 60 ℃ ,真空处理时间不低于 3 h;

　　3

　　GB/T 43598—2023

　　注 : GO 表面通常含有大 量 对 温 度 敏 感 的 含 氧 官 能 团 , 处 理 温 度 过 高 会 对 测 试 样 品 造 成 破 坏 。 不 同 干 燥 温 度 对GO样品 XPSC 1s特征峰的影响见附录 A。

　　— 对于 rGO 或其他类型的石墨烯粉体样品 ,干燥温度可为 80 ℃ ~ 105 ℃ ,真空干燥时间视样品量而定 。

　　若有特殊要求 ,真空干燥处理条件(温度 、时间)可由供需双方协商确定 。

　　8.3 测试样品制备

　　8.3. 1 石墨烯粉体

　　对石墨烯粉体样品 ,可选用下列两种方式之一进行测试样品的制备 。

　　a) 压片制样 。将经 8. 2处理的样品用粉末压片机进行压片制样 ,得到测试样品 ,样品片厚度应处于 X射线光电子能谱仪工作距离内 ,宜为 100 μm~ 1 mm。用绝缘双面胶带将测试样品粘置在样品托/台上 。

　　b) 样品槽制样 。将经 8. 2 处理的样品填充并压实在直径不小于 5 mm 的特制样品槽中 ,样品厚度应处于 X射线光电子能谱仪工作距离内 ,宜为 100 μm~ 1 mm。用绝缘双面胶带将样品槽粘置在样品托/台上 。

　　注 1: 选用黏性适中 、挥发性物质少的绝缘双面胶带 。石墨烯粉体样品的不同制样方式见附录 B。

　　注 2: 制样过程佩戴一次性乳胶手套 、口罩 , 以尽可能避免样品被污染 。制样过程用到的耗材 、器 皿 等 用 无 水 乙 醇 、异丙醇擦拭以保持表面清洁 。

　　8.3.2 石墨烯浆料

　　对石墨烯浆料样品 , 可 直 接 将 浓 浆 料 滴 加 并 涂 覆 在 基 片(如 硅 片) 上 , 经 真 空 干 燥 处 理 使 浆 料 固化 ,形成牢固粘附在基片表面的测试样品层 ,样品层厚度应不小于 100 μm。用绝缘双面胶带将基片粘置在样品托/台上 。

　　8.3.3 平行样

　　应制备不少于 3个平行测试样品 ,或测试样品尺寸足以选择 3个互不重叠的 3 mm×3 mm 区域进行测试 。

　　9 测试程序

　　9. 1 仪器校准

　　9. 1. 1 仪器状态

　　按照 GB/T 19500的要求 ,检查并优 化 X 射 线 光 电 子 能 谱 仪 的 操 作 状 态 , 确 保 X 射 线 功 率 、计 数率 、谱图扫描速率等均处于正常范围 ,系统处于正常工作状态 。

　　9. 1.2 荷电校正

　　按照 GB/T 25185的要求 ,对 X射线光电子能谱仪进行荷电控制和荷电校正 。

　　9. 1.3 能量标尺校准

　　按照 GB/T 22571的要求 ,在校准周期内对 X射线光电子能谱仪的结合能标尺进行校准 。校准用金(Au) 、银(Ag) 、铜(Cu)标准物质/标准样品各特征峰所对应的标准参考值见表 1。

　　4

　　GB/T 43598—2023

　　表 1 X 射线光电子能谱仪能量标尺校准用标准物质/标准样品特征峰的标准参考值

　　单位为电子伏特

　　序号

　　特征峰

　　结合能

　　AlKα

　　Mg Kα

　　单色 AlKα

　　1

　　Au 4f7/2

　　83. 95

　　83. 95

　　83. 96

　　2

　　Ag3d5/2

　　(368. 22)

　　(368. 22)

　　368. 21

　　3

　　Cu L3 VV

　　567. 93

　　334. 90

　　—

　　4

　　Cu 2p3/2

　　932. 63

　　932. 62

　　932. 63

　　注 : 括号中的值通常不用于 Ag能量标尺校准 。

　　9.2 进样

　　将 8. 3 中制备的测试样品快速转移至 X射线光电子能谱仪的样品准备室 ,抽真空 ,待真空度满足仪器测试要求后(宜不低于 5× 10-8 mbar) ,转入分析室进行测试 。

　　注 : 1 mbar= 100 Pa。

　　9.3 宽扫描

　　首先对测试样品进行宽扫描(Survey)采集全谱 ,宽扫描的最强峰(通常是 C 1s峰)应不小于 2×105 cps (每秒计数率) 。某 rGO测试样品的宽扫描谱线如图 1所示 。

　　注 : 对 AlKα,宽扫描的结合能范围通常为 10 eV~ 1 480 eV,在此能量范围内能获得绝大多数元素的最强峰 。

　　图 1 某 rGO 测试样品的 XPS宽扫描(Survey)谱线

　　9.4 窄扫描

　　9.4. 1 通则

　　在宽扫描(Survey)谱线上标识出主要元素的特征峰(如图 1) ,对各特征峰分别进行窄扫描 ,得到各被测元素的窄扫描特征谱峰(如图 2) 。窄扫描宽度应涵盖一定的结合能范围 ,通常为 10 eV~ 30 eV, 以使所得特征谱峰的峰形完整 。

　　9.4.2 碳、氧元素

　　对 C 1s、O 1s进行窄扫描时 ,宜选用如下测试条件 :

　　5

　　GB/T 43598—2023

　　— 扫描步长 :0. 05 eV;

　　— 积分时间 :100 ms;

　　— 采集信号能量范围 :C 1s为 278 eV~ 296 eV,O 1s为 526 eV~ 540 eV;

　　— 扫描次数 :使信噪比 ≥10(C 1s 的扫描次数通常 ≥3次 、O 1s 的扫描次数通常 ≥5次) 。

　　对于 GO测试样品 ,在信噪比满足要求的前提下 ,O 1s 的扫描次数可低于 5 次 。

　　注 : XPS虽为表面分析技术 ,但对碳材料进行测试时 ,取样深度能达 10 nm ,故对于石墨 烯 材 料(层 数 <10层 时 ,厚度<3 nm) ,XPS测试分析结果能充分反映测试样品体相的元素组成 。

　　9.4.3 其他元素

　　受生产原料 、生产工艺 、生产设备等因素的影响 ,石墨烯粉体中通常会含有少量的氮(N) 、硫(S) 、氯(Cl) 、硅(Si) 、钠(Na) 、铜(Cu) 、铁(Fe) 等元素 ,若在宽扫描(Survey) 谱线上可明确识别 C、O 元素外的其他元素特征峰 ,则可视测试需求对被识别元素进行窄扫描测试 ,并适当增加扫描次数以使信噪比足够高 ,提高测试结果的可靠性 。

　　10 数据处理

　　10. 1 扣除本底

　　对 C 1s、O 1s 特 征 谱 峰 扣 除 Shirley 本 底 。 模 型 特 征 谱 峰 扣 除 本 底 前 、后 的 对 比 示 意 图 及 某rGO样品 C 1s特征谱峰扣本底前 、后对比见图 2。

　　a) 模型特征谱峰扣除本底前 b) 模型特征谱峰扣除本底后

　　c) C 1s特征谱峰扣除本底前 d) C 1s特征谱峰扣除本底后注 : 谱图上两条垂线间的区域为扣除本底区域 。

　　图 2 模型特征谱峰、某 rGO样品 C 1s特征谱峰扣除本底前、后对比图

　　10.2 峰强度积分

　　选定 C 1s、O 1s特征谱峰的积分范围后 ,用 XPS数据分析软件进行峰强度积分 。

　　图 3 给出了某 rGO测试样品的 C 1s、O 1s特征谱峰积分范围选取示例 :

　　—C 1s谱峰积分范围涵盖主峰低结合能端 2. 75 eV至高结合能端 9. 25 eV,宜为 12 eV;

　　— O 1s谱峰积分范围涵盖主峰低结合能端 3. 75 eV至高结合能端 5. 25 eV,宜为 9 eV。

　　6

　　GB/T 43598—2023

　　a) C 1s谱峰积分范围 b) O 1s谱峰积分范围

　　图 3 某 rGO 测试样品 C 1s、O 1s特征谱峰积分范围选取

　　10.3 元素含量

　　采用相对元素灵敏度因子法 ,用公式(1)计算 C、O元素的含量 。

　　Xi …………………………( 1 )

　　式中 :

　　Xi — 元素 i在测试样品中所占的原子分数 ;

　　Ii — 元素 i在测试样品中的谱峰强度(常用峰面积) ;

　　Ij — 元素 j 在测试样品中的谱峰强度(常用峰面积) ;

　　Si — 元素 i 的相对灵敏度因子 ;

　　Sj — 元素 j 的相对灵敏度因子 。

　　注 : 商业化 X射线光电子能谱仪通常会提供一种或多种常用操作条件下的一套 S 参数 。

　　10.4 碳氧比

　　用公式(1)分别计算所有平行样的 C、O元素含量(原子分数) ,取平均值 。将 C、O 元素含量相除即得到测试样品的碳氧比(C/O) 。rGO样品测试示例见附录 C,GO样品测试示例见附录 D。

　　11 测试报告

　　测试报告包括但不限于如下内容 :

　　a) 测试样品的必要信息 ;

　　b) 测试所依据的标准号 ;

　　c) 测试仪器型号 ;

　　d) 测试条件 :扫描步长 、扫描次数 、通能 、积分时间等 ;

　　e) 测试结果 :宽扫描(Survery) 谱峰 、C 1s、O 1s窄扫描特征谱峰 、C、O 元素含量(原子分数) 、碳氧比(C/O) ;

　　f) 测试实验室 :名称 、测试人员 、测试日期 、联系方式等 ;

　　g) 其他必要说明 。

　　7

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　样品预处理条件的考察

　　A. 1 测试样品

　　氧化石墨烯(GO)粉体 。

　　A.2 样品预处理条件

　　各称取 50 mg GO 粉体 ,分别在不同温度下做真空干燥预处理 ,预处理条件见表 A. 1。

　　表 A. 1 GO粉体样品预处理条件

　　样品号

　　GO-RT

　　GO-100

　　GO-200

　　GO-300

　　GO-400

　　干燥时间

　　1 h

　　干燥温度

　　室温

　　100 ℃

　　200 ℃

　　300 ℃

　　400 ℃

　　A.3 测试条件

　　X射线光电子能谱仪测试条件见表 A. 2。

　　表 A.2 X 射线光电子能谱仪测试条件

　　谱图类别

　　结合能范围eV

　　扫描模式

　　扫描步长eV

　　通能eV

　　延时时间

　　ms

　　扫描次数次

　　宽扫描(Survey)

　　10~ 1 350

　　CAE

　　1

　　150

　　50

　　1

　　窄扫描 C 1s

　　278~ 295

　　CAE

　　0. 05

　　30

　　100

　　3

　　窄扫描 O 1s

　　528~ 540

　　CAE

　　0. 05

　　30

　　100

　　3

　　A.4 XPS谱图

　　将表 A. 1 中 经 不 同 条 件 预 处 理 的 各 GO 样 品 , 用 附 录 B 中 样 品 槽 制 样 方 式 , 制 备 成 系 列 测 试 样品 ,在同一测试条件下进行 XPS测试 ,窄扫描 C 1s特征谱峰如图 A. 1 所示 。 由图 A. 1 可见 , 当真空干燥预处理温度高于 100 ℃时 ,GO 样品的 C 1s特征谱峰的形状和分布均会随温度发生明显变化 ,推断高温处理会破坏 GO样品本身 ,为了最大限度的保证测试结果对样品情况的真实反映 ,GO 样品的真空干燥预处理条件宜为 :在 60 ℃下真空干燥 3 h 以上 ,详见 7. 2。

　　注 : 除 GO外 ,其他类型石墨烯粉体中 C、O元素含量对温度不敏感 , 因此真空干燥预处理温度不做严格限制 。但若石墨烯粉体样品表面有特异性修饰 ,则视样品具体情况选择预处理条件 。

　　8

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　　图 A. 1 不同预处理温度对 GO样品 C 1s特征谱峰的影响

　　9

　　GB/T 43598—2023

　　附 录 B

　　(资料性)

　　测试样品制备方式

　　B. 1 制备方式

　　测试样品在进行 XPS测试时 ,测试环境为高真空 , 因此对于易飘散的石墨烯粉体样品 ,测试前需进行样品制备以避免测试时对仪器造成损害 。通常建议压片制样或样品槽制样 ,若不具备压片或样品槽制样条件 ,也可以用绝缘双面胶带进行样品制备 。

　　B. 1. 1 胶带制样

　　选用黏性适中 ,挥发性物质较少的绝缘双面胶带作为安装材料 ,进行石墨烯粉体测试样品的制备 :将石墨烯粉体样品均匀铺撒在胶带表面 ,压实 ,用吸耳球吹除未黏牢的粉体 ,将双面胶带紧密粘置在 X射线光电子能谱仪样品托/台上 。测试样品尺寸宜大于 5 mm×5 mm ,压实后样品层整体密实 ,厚度宜不小于 100 μm , 以避免由胶带引入测试误差 。测试样品数码照片见图 B. 1a) 。

　　B. 1.2 压片制样

　　用实验室压片机进行压片制样 :将石墨烯粉体用压片机模具进行压片制样 ,所得样品片可用黏性适中 ,挥发性物质较少的绝缘双面胶带粘置在 X射线光电子能谱仪样品托台上 ,按程序进行测试 。 通常通过压片制样做的试样形状为圆片状 ,建议厚度不超过 1 mm ,直径大于 5 mm。测试样品的数码照片见图 B. 1b) 。

　　B. 1.3 样品槽制样

　　将石墨烯粉体样品填充并压紧样品槽中 ,建议样品槽直径大于 5 mm ,厚度不超过 1 mm。用黏性适中 ,挥发性物质较少的绝缘双面胶带将样品槽粘置在 X射线光电子能谱仪样品台 ,按程序进行测试 。测试样品的数码照片见图 B. 1c) 。

　　a) 胶带制样 b) 压片制样 c) 样品槽制样

　　图 B. 1 不同制样方式制备所得测试样品的数码照片