GB/T 42241-2022 纳米技术 [60]+[70]富勒烯纯度的测定 高效液相色谱法

　　ICS 59 . 100 . 20 CCS Q 50

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 42241—2022

　　纳米技术 [60]/[70]富勒烯纯度的测定

　　高效液相色谱法

　　Nanotechnology—Determination of [60]/[70] fullerene purity—

　　High performance liquid chromatography

　　2022-12-30 发布 2023-07-01 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 42241—2022

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 原理 1

　　5 试剂或材料 2

　　6 仪器设备 2

　　7 液相色谱条件 2

　　8 试验步骤 2

　　9 试验数据处理 3

　　10 精密度 3

　　11 测量不确定度 3

　　12 测试报告 3

　　附录 A (资料性) [60]富勒烯纯度的测定示例 5

　　附录 B (资料性) [70]富勒烯纯度的测定示例 9

　　参考文献 13

　　I

　　GB/T 42241—2022

　　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:中国科学院化学研究所 、中国计量科学研究院 、北京福纳康生物技术有限公司 、深圳市通产丽星科技集团有限公司 、中国标准化研究院 、北京市科学技术研究院分析测试研究所(北京市理化分析测试中心) 、深圳市计量质量检测研究院 。

　　本文件主要起草人:王春儒 、李杰 、任玲玲 、李娇 、张梅 、李慧 、李晶 、甄明明 、李硕 、武万里 、陈欢 、许哲 、陈寿 、王鑫 、马博凯 、卜天佳 、罗伟 。

　　Ⅲ

　　GB/T 42241—2022

　　Ⅳ

　　引

　　

　　言

　　富勒烯(fullerene)是由碳原子组成的密闭笼状分子,是碳的一种同素异形体,其分子尺寸在 1 nm左右 。 富勒烯因其独特的电子共轭结构,具有优异的光 、电和磁学特性,从而在生物医学 、新材料和新能源等领域具有广泛的应用 。 富勒烯的纯度是影响其应用性能和市场价值的关键指标 。化妆品和生物医药行业对高纯度的富勒烯存在巨大需求 。 因此,制定富勒烯纯度检测方法标准,可为富勒烯科研单位 、富勒烯生产企业和第三方检测机构提供统一规范的测试方法,对推进富勒烯材料质量的提升和相关产业的高速发展具有重大意义 。

　　GB/T 42241—2022

　　纳米技术 [60]/[70]富勒烯纯度的测定

　　高效液相色谱法

　　警示:使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验 。本文件并未指出所有可能的安全问题 。本文件规定的-些试验过程可能会导致危险情况 , 使用者有责任采取适当的安全和健康措施 , 并保证其符合国家有关法规规定的条件 。

　　1 范围

　　本文件描述了[60]/[70]富勒烯纯度的高效液相色谱测定方法 。

　　本文件适用于[60]/[70]富勒烯纯度的测定 , 其他富勒烯及富勒烯衍生物纯度的测定参考本文件执行 。

　　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 9008 液相色谱法术语 柱色谱法和平面色谱法

　　GB/T 26792—2019 高效液相色谱仪

　　3 术语和定义

　　GB/T 9008 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3.1

　　[60]富勒烯 [60]fullerene

　　由 60 个碳原子组成的分子 , 有 12 个五元环 , 其余为六元环组成的密闭笼状多环 。

　　[来源: GB/T 30544 . 3—2015 , 3 . 1 , 有修改] 3.2

　　[70]富勒烯 [70]fullerene

　　由 70 个碳原子组成的分子 , 有 12 个五元环 , 其余为六元环组成的密闭笼状多环 。

　　[来源: GB/T 30544 . 3—2015 , 3 . 1 , 有修改]

　　4 原理

　　[60]/[70]富勒烯样品经甲苯溶解 , 样品溶液中[60]/[70]富勒烯与杂质的电子共轭效应和分子极性的差异使其色谱保留时间不同 , 用紫外检测器(或二极管阵列检测器)检测 , 通过峰面积归一化法计算富勒烯样品的纯度 。

　　1

　　GB/T 42241—2022

　　5 试剂或材料

　　5 . 1 甲苯:色谱纯 。

　　5 . 2 [60]富勒烯参考品:纯度 >99 . 5%;CAS号 99685-96-8 。

　　5 . 3 [70]富勒烯参考品:纯度 >99 . 0%;CAS号 115383-22-7 。

　　5 . 4 [60]/[70]富勒烯标准溶液:称取 10 mg 的[60]/[70]富勒烯参考品置于洁净干燥的 20 mL样品瓶中 , 加入 10 mL甲苯 , 超声至肉眼观测不存在不溶物颗粒(超声时间不少于 15 min) , 过 0. 22 μm 滤膜 , 保留滤液作为[60]/[70]富勒烯标准溶液 。

　　6 仪器设备

　　6 . 1 高效液相色谱仪:配置紫外检测器(或二极管阵列检测器) 。

　　6 . 2 分析天平:精度 0. 01 mg 。

　　6 . 3 超声波清洗器:功率不低于 300 W。

　　6 . 4 微孔滤膜(有机相) :孔径 0. 22 μm 。

　　6 . 5 样品瓶:20 mL。

　　7 液相色谱条件

　　液相色谱条件符合:

　　a) 色谱柱:宜以 5 μm球形多孔硅胶为基质 , 表面键合芘基丙基的商业色谱柱 , 柱长 250 mm , 柱内径 4. 6 mm , 其他能达到同等分离程度的色谱柱均可使用 ;

　　b) 流动相 : 甲苯 ;

　　c) 流量:1 . 0 mL/min ;

　　d) 检测波长:320 nm ;

　　e) 柱温 : 30 ℃ ;

　　f) 进样量 : 10 μL。

　　8 试验步骤

　　8 . 1 样品处理

　　称取 10 mg(精确到 0. 01 mg) 的[60]/[70]富勒烯样品置于洁净干燥的 20 mL样品瓶中 , 加入10 mL 甲苯 , 超声至肉眼观测不存在不溶物颗粒(超声时间不少于 15 min) , 过 0. 22 μm 滤膜 , 保留滤液作为[60]/[70]富勒烯样品溶液 。

　　平行做 3 次试验 。

　　8 . 2 基线稳定性的确认

　　将高效液相色谱仪开机预热 , 按照第 7 章中液相色谱条件进行基线检测 。按照 GB/T26792—2019中 3 . 5 的规定 , 在不少于 15 min 的检测时间内 , 动态短期基线噪声不超过 0. 05 mAU且动态基线漂移不大于 1 mAU/h , 即通过基线检测 。

　　2

　　GB/T 42241—2022

　　8 . 3 溶剂保留时间的确认

　　对甲苯进行色谱分析 , 记录保留时间 , 重复操作两次 , 取两次保留时间的算术平均值作为溶剂保留时间的结果 。

　　8 . 4 [60]/[70]富勒烯保留时间的确认

　　将 5 . 4 中[60]/[70]富勒烯标准溶液进行色谱分析 , 记录保留时间 , 重复操作两次 , 取两次保留时间的算术平均值作为[60]/[70]富勒烯保留时间的结果 。

　　8 . 5 样品测量

　　将 8. 1 中样品溶液进行色谱分析 , 记录色谱数据 , 重复操作两次 , 按照 8. 3 和 8. 4 中保留时间分别确定溶剂和[60]/[70]富勒烯的色谱峰 。 [60]富勒烯纯度的测定示例见附录 A, [70]富勒烯纯度的测定示例见附录 B。

　　9 试验数据处理

　　[60]富勒烯的纯度按照式(1)计算:

　　xi …………………………( 1 )

　　式中:

　　xi — [60]富勒烯的纯度 ;

　　Ai — [60]富勒烯的峰面积 , 单位为微伏 . 秒(μv . s) ;

　　An — 扣除溶剂峰后每个色谱峰的峰面积 , 单位为微伏 . 秒(μv . s) 。

　　测定结果以重复性条件下获得的 3 次独立计算结果的算数平均值表示 , 结果保留 4 位有效数字 。

　　[70]富勒烯的纯度计算同[60]富勒烯 。

　　10 精密度

　　在重复性条件下获得 3 次独立计算纯度的相对标准偏差应不大于 0. 1% 。如果大于 0. 1% , 应重新进行测定 。

　　1 1 测量不确定度

　　本方法的测量不确定度来源不包含取样均匀性 , 其他主要来源包括但不限于:

　　a) 富勒烯样品处理中引入的不确定度 ;

　　b) 色谱峰面积计算引入的不确定度 ;

　　c) 重复性测量引入的不确定度 。

　　12 测试报告

　　测试报告应包括但不限于下列内容:

　　3

　　GB/T 42241—2022

　　a) 测试仪器的规格及型号 ;

　　b) 样品信息 ;

　　c) 本文件编号 ;

　　d) 分析结果 ;

　　e) 测量中观察到的任何异常现象和任何的细节及其说明 ;

　　f) 试验人员姓名 、试验单位及试验日期 。

　　4

　　GB/T 42241—2022

　　附 录 A

　　(资料性)

　　[60]富勒烯纯度的测定示例

　　A. 1 试剂和样品

　　甲苯(色谱纯) 、[60]富勒烯参考品(纯度 >99 . 5%)和[60]富勒烯样品 。

　　A. 2 [60]富勒烯标准溶液制备

　　称取 9 . 99 mg 的[60]富勒烯参考品置于洁净干燥的 20 mL样品瓶中 , 加入 10 mL 甲苯 , 超声使样品完全溶解(超声时间不少于 15 min) , 过 0. 22 μm 滤膜 , 保留滤液作为[60]富勒烯标准溶液 。

　　A. 3 [60]富勒烯样品溶液制备

　　称取 10. 02 mg、10. 01 mg 和 9 . 99 mg 的[60]富勒烯样品分别置于洁净干燥的 20 mL样品瓶中 , 加入 10 mL甲苯 , 超声使样品完全溶解(超声时间不少于 15 min) , 过 0. 22 μm 滤膜 , 保留滤液作为[60]富勒烯样品溶液 。

　　A. 4 测量

　　A. 4 . 1 基线稳定性的确认

　　根据高效液相色谱仪操作规程开机预热 , 按照第 7 章中液相色谱条件进行基线检测 , 通过基线检测 。

　　A. 4 . 2 溶剂保留时间测量

　　将甲苯注入高效液相色谱仪 , 进行色谱分析 , 记录保留时间 , 重复操作两次 , 两次保留时间的平均值为溶剂的保留时间 。

　　A. 4 . 3 [60]富勒烯保留时间测量

　　将 A. 2 中[60]富勒烯标准溶液注入高效液相色谱仪 , 进行色谱分析 , 记录保留时间 , 重复操作两次 , 两次保留时间的平均值为[60]富勒烯的保留时间 。

　　A. 4 . 4 样品测量

　　将 A. 3 中[60]富勒烯样品溶液注入高效液相色谱仪 , 进行色谱分析 , 记录色谱数据 , 重复操作两次 , 待测样品的保留时间应与 A. 4. 3 中[60]富勒烯保留时间相同 。

　　A. 5 数据处理

　　A. 5 . 1 溶剂保留时间的确认

　　A. 4. 2 中溶剂的高效液相色谱图见图 A. 1 。

　　5

　　GB/T 42241—2022

　　标引序号说明:

　　1 — 溶剂峰 。

　　图 A. 1 溶剂的高效液相色谱图

　　表 A. 1 中为溶剂的色谱峰保留时间 , 两次重 复 测 试 的 保 留 时 间 平 均 值 为 溶 剂 的 保 留时 间 , 即4 . 112 min 。

　　表 A. 1 溶剂的保留时间

　　峰序

　　组分名称

　　第一次测试

　　第二次测试

　　平均保留时间/min

　　保留时间/min

　　保留时间/min

　　1

　　溶剂

　　4 . 113

　　4 . 111

　　4 . 112

　　A. 5 . 2 [60]富勒烯保留时间的确认

　　A. 4 . 3 中[60]富勒烯标准溶液的高效液相色谱图见图 A. 2 。

　　标引序号说明:

　　1 — 溶剂峰 ;

　　A0 — [60]富勒烯峰 。

　　图 A. 2 [60]富勒烯标准溶液的高效液相色谱图

　　6

　　GB/T 42241—2022

　　表 A. 2 为[60]富勒烯标准溶液的色谱峰保留时间 , 两次重复测试的保留时间平均值为[60]富勒烯的保留时间 , 即 7 . 488 min 。

　　表 A. 2 [60]富勒烯标准溶液中各组分的保留时间

　　峰序

　　组分名称

　　第一次测试

　　第二次测试

　　平均保留时间/min

　　保留时间/min

　　保留时间/min

　　1

　　溶剂

　　4 . 114

　　4 . 112

　　4 . 113

　　A0

　　[60]富勒烯

　　7 . 486

　　7 . 489

　　7 . 488

　　A. 5 . 3 [60]富勒烯纯度的测定

　　A. 4 . 4 中[60]富勒烯样品溶液的高效液相色谱图见图 A. 3 。

　　标引序号说明:

　　1 — 溶剂峰 ;

　　A0— [60]富勒烯峰 ;

　　A1— 杂质峰 1 ;

　　A2— 杂质峰 2 。

　　图 A. 3 [60]富勒烯样品溶液的高效液相色谱图

　　根据表 A. 3 中的色谱峰保留时间 , 确认溶剂和[60]富勒烯的色谱峰分别为峰 1 和峰 A0 。 同时 , 根据第 9 章进行数据处理 , 计算[60]富勒烯样品的纯度 。

　　7

　　GB/T 42241—2022

　　表 A. 3 [60]富勒烯样品溶液的色谱检测结果

　　峰序

　　平行测定 1

　　平行测定 2

　　平行测定 3

　　第一次测试

　　第二次测试

　　第一次测试

　　第二次测试

　　第一次测试

　　第二次测试

　　保留时间/ min

　　峰面积

　　保留时间/ min

　　峰面积

　　保留时间/ min

　　峰面积

　　保留时间/ min

　　峰面积

　　保留时间/ min

　　峰面积

　　保留时间/ min

　　峰面积

　　1

　　4 . 116

　　4 . 112

　　4 . 111

　　4 . 113

　　4 . 107

　　4 . 107

　　A0

　　7 . 489

　　21 916 036

　　7 . 489

　　21 896 161

　　7 . 488

　　21 846 292

　　7 . 49

　　21 840 286

　　7 . 49

　　22 103 553

　　7 . 491

　　22 176 736

　　A1

　　8 . 366

　　2 979

　　8 . 366

　　3 083

　　8 . 358

　　1 497

　　8 . 358

　　1 470

　　8 . 366

　　3 041

　　8 . 369

　　2 935

　　A2

　　15 . 639

　　36 433

　　15 . 637

　　36 570

　　15 . 641

　　38 152

　　15 . 645

　　38 221

　　15 . 649

　　37 067

　　15 . 651

　　37 039

　　注 : 溶剂峰已经扣除 , 溶剂峰的峰面积不计入总面积中 , 所以用空白表示 。

　　表 A. 4 为[60]富勒烯纯度测定结果 。 [60]富勒烯的纯度为 99 . 82% , 3 次独立测定结果的相对标准偏差为 0. 000 3% 。

　　表 A. 4 [60]富勒烯纯度的测定结果

　　[60]富勒烯

　　纯度/%

　　纯度平均值/%

　　纯度相对标准偏差/%

　　第一次测试

　　第二次测试

　　平均值

　　平行测定 1

　　99 . 820

　　99 . 819

　　99 . 820

　　99 . 82

　　0 . 000 3

　　平行测定 2

　　99 . 819

　　99 . 819

　　99 . 819

　　平行测定 3

　　99 . 819

　　99 . 82

　　99 . 820

　　8

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