GB/T 24491-2009 多壁碳纳米管

　　ICS 59 . 100 . 20 G 13

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 24491—2009

　　多 壁 碳 纳 米 管

　　Multi-walled carbon nanotubes

　　2009-10-30 发布 2010-06-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 24491—2009

　　前 言

　　本标准的附录 A 为规范性附录 。

　　本标准由全国纳米 技 术 标 准 化 技 术 委 员 会 纳 米 材 料 分 技 术 委 员 会 (SAC/TC 279/SC 1) 提 出 并归口 。

　　本标准起草单位：深圳市纳米港有限公司 、中国科学院成都有机化学有限公司 、冶金工业信息标准研究院 、国家纳米科学中心 。

　　本标准主要起草人：瞿美臻 、栾燕 、林浩强 、孔令涌 、付玲 。

　　Ⅰ

　　GB/T 24491—2009

　　多 壁 碳 纳 米 管

　　1 范围

　　本标准规定了多壁碳纳米管的术语和定义 、分类 、技术要求 、试验方法 、检验规则 、包装 、标志及质量证明书 、贮存和运输 、安全注意事项等 。

　　本标准适用于多壁碳纳米管粉体产品 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 3780 . 8 炭黑 第 8 部分：加热减量的测定(GB/T 3780 . 8—2008 , ISO 1126:2006 , MOD) GB/T 10722 炭黑 总表面积和外表面积的测定 氮吸附法

　　GB/T 19619 纳米材料术语

　　GB/T 24490—2009 多壁碳纳米管纯度的测量方法

　　3 术语和定义

　　GB/T 19619 确立的以及下列术语和定义适用于本标准 。

　　3 . 1

　　多壁碳纳米管 multi-walled carbon nanotubeS，MWCNTS

　　由三层及以上的石墨片卷曲成同轴嵌套的中空的准一维管状纳米碳材料 。

　　4 分类

　　多壁碳纳米管按其平均外径分为三类：

　　— 1 类，平均外径 ≤20 nm ;

　　— 2 类，平均外径 >20 nm ~ 50 nm ;

　　— 3 类，平均外径 >50 nm ~ 150 nm 。

　　每类中按多壁碳纳米管含量(质量分数)分四个等级：

　　— Ⅰ 级，含量大于 98% ;

　　— Ⅱ级，含量大于 95% ;

　　— Ⅲ级，含量大于 85% ;

　　— Ⅳ级，含量大于 70% 。

　　5 技术要求

　　5 . 1 基本特性

　　a) 外观：黑色粉末或颗粒，无明显结块 。

　　b) 形态：透射电子显微镜放大 10 万倍以上观察，多壁碳纳米管为纤维状，长度与直径的比值大于

　　20 ,沿纤维的轴向为一中空管，中空管内可以有类似竹节的隔层，管壁石墨片层相对管中心轴可以有一定倾斜度 。

　　1

　　GB/T 24491—2009

　　5 . 2 要求

　　多壁碳纳米管的技术要求应符合表 1 的规定 。

　　表 1 多壁碳纳米管的技术要求

　　项 目a

　　多壁碳纳米管的平均外径

　　1 类

　　2 类

　　3 类

　　<20 nm

　　20 nm ~ 50 nm

　　50 nm ~ 150 nm

　　Ⅰ

　　Ⅱ

　　Ⅲ

　　Ⅳ

　　Ⅰ

　　Ⅱ

　　Ⅲ

　　Ⅳ

　　Ⅰ

　　Ⅱ

　　Ⅲ

　　Ⅳ

　　多 壁 碳 纳 米 管 含 量( 质 量 分

　　数)/% >

　　98 . 0

　　95 . 0

　　85 . 0

　　70 . 0

　　98 . 0

　　95 . 0

　　85 . 0

　　70 . 0

　　98 . 0

　　95 . 0

　　85 . 0

　　70 . 0

　　比表面积b /(m2 /g)

　　>200 . 0

　　60 . 0 ~ 200 . 0

　　20 . 0 ~ 60 . 0

　　挥发分含量(质量分数)/% <

　　1 . 0

　　2 . 0

　　5 . 0

　　5 . 0

　　1 . 0

　　2 . 0

　　5 . 0

　　5 . 0

　　1 . 0

　　2 . 0

　　5 . 0

　　5 . 0

　　碳相杂质含量(质量分数)/% <

　　2 . 0

　　5 . 0

　　10 . 0

　　20 . 0

　　2 . 0

　　5 . 0

　　10 . 0

　　20 . 0

　　2 . 0

　　5 . 0

　　10 . 0

　　20 . 0

　　灰分含量(质量分数)/% <

　　1 . 0

　　3 . 0

　　10 . 0

　　15 . 0

　　1 . 0

　　3 . 0

　　10 . 0

　　15 . 0

　　1 . 0

　　3 . 0

　　10 . 0

　　15 . 0

　　挥发分 、碳相杂质 、灰分三者含

　　量(质量分数)之和/% <

　　2 . 0

　　5 . 0

　　15 . 0

　　30 . 0

　　2 . 0

　　5 . 0

　　15 . 0

　　30 . 0

　　2 . 0

　　5 . 0

　　15 . 0

　　30 . 0

　　a 挥发分 、碳相杂质 、灰分和多壁碳纳米管的含量四者之和应小于 100% 。

　　b 当平均外径测量结果出现争议时，按比表面积大小对多壁碳纳米管进行归类 。

　　6 试验方法

　　6 . 1 多壁碳纳米管的形态：通过透射电子显微镜(TEM)检测纤维状物，并测定多壁碳纳米管最小平均长度 L 和平均外径 D，然后计算长径比 L/D的值 。见附录 A 。

　　6 . 2 多壁碳纳米管含量：按 GB/T 24490—2009 规定进行测定 。

　　6 . 3 挥发分含量测定：按 GB/T 3780 . 8 规定进行测定 。

　　6 . 4 碳相杂质含量测定：按 GB/T 24490—2009 规定测定出碳相含量和多壁碳纳米管含量后，求出两者之差作为碳相杂质含量 。

　　6 . 5 灰分含量测定：按 GB/T 24490—2009 规定进行测定 。

　　6 . 6 比表面积测定：按 GB/T 10722 的规定进行测定 。

　　7 检验规则

　　7 . 1 检验分类

　　本标准规定的检验分为出厂检验和型式检验 。

　　7 . 1 . 1 出厂检验

　　每批产品应检验外观和形态 、平均外径 、多壁碳纳米管含量 、灰分 。

　　7 . 1 . 2 型式检验

　　型式检验在有下列情况之一时进行抽验：

　　a) 原材料的批号 、型号 、供货厂家等有变更时;

　　b) 生产工艺流程有变化时;

　　c) 正常生产 3 个月时;

　　d) 生产设备停产 3 个月以上，又开始第一次生产时;

　　e) 客户用途作特殊要求时 。

　　2

　　GB/T 24491—2009

　　对本标准中规定的技术要求全部进行检验 。

　　7 . 2 检查与验收规则

　　7 . 2 . 1 检查和验收

　　7 . 2 . 1 . 1 多壁碳纳米管出厂的检查和验收由供方质量技术监督部门进行 。供方应保证交货的多壁碳纳米管符合本标准或合同的规定 。

　　7 . 2 . 1 . 2 需方有权按本标准或合同规定的任一检验项 目进行检查和验收 。验收应在货到之 日算起的15 日之内进行 。

　　7 . 2 . 2 组批规则

　　多壁碳纳米管应成批提交验收，每批由同一生产工艺 、同一外径 、同一质量等级的多壁碳纳米管组成 。每批产品的净重不应超过 10 t , 或由供需双方商定 。

　　7 . 2 . 3 采样方法

　　7 . 2 . 3 . 1 除非另有协议，应在总体物料中分层 、分点随机在不同部位选出表 2 所示的采样袋 。用洁净的不锈钢勺从每一个选出的容器中取出一份或多份的份样，以组成总样 。

　　表 2 选取采样袋数的规定

　　总体物料袋数

　　最少采样袋数

　　1 ~ 2

　　全部

　　3 ~ 8

　　2

　　9 ~ 25

　　3

　　26 ~ 100

　　5

　　101 ~ 500

　　8

　　501 ~ 1 000

　　13

　　1 001 ~ 3 000

　　20

　　3 001 ~ 10 000

　　32

　　≥10 001

　　50

　　7 . 2 . 3 . 2 为使采集的样品能够代表该批产品的质量，应将采集好的总样充分混合均匀，混合后组成的多壁碳纳米管样品应在 10 g 以上 。

　　7 . 2 . 3 . 3 样品分装于两个带有磨口的玻璃容器中，密封 。在外壁贴上标签注明：生产厂名 、批号 、等级 、采样数量 、采样 日期和采样者姓名等 。一个容器用于检验，另一个保存 6 个月备查 。

　　7 . 2 . 4 复验与判定规则

　　检验结果如有一项指标不符合本标准要求时，则应按 7 . 2 . 3 的规定重新 自两倍量的包装袋中采样进行复验 。复验结果若有任一项指标不符合本标准要求，则该批产品为不合格 。

　　因需方管理不善而造成检验结果不合格时，应由需方负责 。

　　8 包装 、标志及质量证明书

　　8 . 1 包装应在湿度小于 40%的环境中进行，先将产品装入聚乙烯密封袋，压实，赶尽密封袋里的空气后封 口，然后再在密封袋外面套一层聚乙烯密封袋，封 口 。每包净重 1 . 0 kg 或 5 . 0 kg 。如有特殊的包装要求可由供需双方商定 。

　　8 . 2 每个包装袋正面应有牢固的标志，标志包括下列内容：

　　a) 产品名称;

　　b) 商标;

　　c) 标准的编号，产品质量等级;

　　3

　　GB/T 24491—2009

　　d) 净重 、批号;

　　e) 生产厂名 、厂址;

　　f) “防潮 ”、“防火 ”等字样或标志;

　　g) 生产 日期 、生产批号或出厂 日期 、编号 。

　　8 . 3 每批多壁碳纳米管产品应附有符合订货合同和产品标准规定的质量证明书 。质量证明书应有以下内容：

　　a) 生产厂名称 、地址和联系方式;

　　b) 产品名称;

　　c) 产品批号 、批重;

　　d) 各项检验结果;

　　e) 生产 日期及检验日期;

　　f) 本标准编号 。

　　9 储存和运输

　　9 . 1 多壁碳纳米管产品应贮存在通风 、阴凉 、干燥的仓库内，堆放应整齐 、严禁重压 。

　　9 . 2 多壁碳纳米管产品运输过程中应有遮盖物，轻装 、轻卸，防止包装损坏 、防止雨淋 、受潮，不得与强氧化剂混运 。

　　10 安全注意事项

　　多壁碳纳米管遇明火 、高温 、强光会引起燃烧;与强氧化剂接触有燃烧爆炸危险;如出现包装破裂或渗漏现象，应及时密封 。人体吸入碳纳米管有一定危害，操作时注意戴口罩防护;皮肤接触碳纳米管后，应及时用肥皂水冲洗干净 。

　　4

　　GB/T 24491—2009

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　多壁碳纳米管的平均外径与长度测定

　　A.1 原理

　　透射电子显微镜能将样品图像放大到几十万倍甚至上百万倍，点分辨率可达到 0 . 1 nm 。测试时电子束经透镜系统穿过样品，能反映样品的形貌 、微观结构以及杂质含量等 。该方法可定性分析样品为多壁碳纳米管，定量测定多壁碳纳米管的内 、外直径以及长度，同时定量测试多壁碳纳米管样品中颗粒状物数量 。

　　A.2 试剂

　　乙醇：分析纯 。

　　A.3 装置

　　a) 透射电子显微镜：点分辨率小于 0 . 3 nm ;

　　b) 超声波清洗器：100 W ;

　　c) 干燥器：φ300 玻璃干燥器 。

　　A.4 试样的制备和保存

　　a) 将 0 . 1 mg 左右多壁碳纳米管放入玛瑙研钵中研磨后置入试样瓶中;

　　b) 在试样瓶中加入 10 mL 乙醇，盖好样品瓶后，将样品瓶放入超声波清洗器里超声 20 min ;

　　c) 用直径小于 3 mm 的吸管吸取少许悬浮液，滴在事先准备好的透射电子显微镜专用微栅的表面，晾干;

　　d) 将担载样品的微栅放入样品盒，然后将样品盒转移到干燥器里进行保存 。

　　A.5 测试程序

　　a) 将担载样品的微栅装入透射电子显微镜专用样品架;

　　b) 在低倍(5 万倍左右)下观察颗粒状物及纤维状物的分布情况，记录颗粒状物的数量;

　　c) 依据样品情况放大不同倍数，以能清楚观察测量为准 。测量视野中所有多壁碳纳米管长度 、内径 、外径与多壁碳纳米管数量并记录 。

　　A.6 结果表示方法

　　A.6 . 1 平均外径与长度的表示方法

　　采用统计结果表示：在 10 个视野中量出所有多壁碳纳米管的外径与长度(当长度不能完全测量时，可将长度计为大于 x μm ) ,样品中多壁碳纳米管数量至少为 100 。 以多壁碳纳米管的外径为横坐标，多壁碳纳米管数量百分比为纵坐标作柱形图 。采用高斯拟合技术求出多壁碳纳米管平均外径，再求出标准偏差，根据标 准 偏 差 确 定 多 壁 碳 纳 米 管 的 外 径 分 布 。 例 如，平 均 外 径 为 16 . 4 nm, 标 准 偏 差 为3 . 9 nm,根据四舍 五 入 原 则 取 整 数，则 多 壁 碳 纳 米 管 外 径 分 布 可 以 表 示 为 12 nm ~ 20 nm,平 均 外 径16 nm 。见图 A. 1 。

　　5

　　GB/T 24491—2009

　　图 A.1 多壁碳纳米管外径分布图

　　同样，以多壁碳纳米管的长度为横坐标，多壁碳纳米管的数量为纵坐标作柱形图 。采用如上所述的相同方法，获得多壁碳纳米管样品的最小平均长度 。

　　多壁碳纳米管的外径用纳米(nm)表示;长度用微米(μm)表示 。

　　A.6 . 2 多壁碳纳米管长径比的表示方法

　　多壁碳纳米管的长径比用多壁碳纳米管的最小平均长度与平均外径的比值(L/D)表示 。

　　6