CN109738251A - 测定碳材料中硼元素含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了测定碳材料中硼元素含量的方法。其中，包括：(1)将硫酸、高氯酸、硝酸和磷酸进行混合，以便得到混合溶剂；(2)将待测碳材料样品进行磨细，以便得到碳材料粉末；(3)将所述碳材料粉末与所述混合溶剂混合后进行加热处理，以便得到澄清透明液；(4)将澄清透明液转移至容量瓶中定容，以便得到待测样品；(5)配制系列浓度的硼工作曲线标准液；(6)采用IPC‑OES分别对待测样品和系列浓度的硼工作曲线标准液进行检测，并根据检测结果绘制的标准曲线计算出碳材料中的硼含量。该方法不仅操作简便，前处理时间短，而且测定结果的偏差小，回收率高，能适用于所有碳素材料中硼元素含量的测定和分析，且测试所用辅助器材也较少。

Description

测定碳材料中硼元素含量的方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体而言，涉及测定碳材料中硼元素含量的方法。

背景技术

研究表明，在石墨、石墨烯等碳材料中掺杂其它元素可改善其物理性能和电化学性能。由于硼原子具有较强的吸电子能力，可以取代部分碳原子并且不改变其结构，所以硼掺杂碳材料在锂离子电池、催化等领域有着广泛的应用。对于碳材料来说，硼是一种非常合适的掺杂物质。硼的原子半径很接近碳原子，掺杂后不会出现很大的结构畸变；硼原子比碳原子少1个电子，通过硼的掺杂可以实现碳材料由半金属向半导体的转化，使其成为P型半导体。更为重要的是，硼的掺入可以有效地改变碳材料的电学性质，有利于制备出不同性能的优异电子器件。但目前行业内针对碳材料中多种金属和非金属的分析没有统一的方法，且对样品的处理比较繁琐。现有元素含量的测定分析方法主要是对样品通过烧灰处理后，利用四硼酸锂熔融后用3％的硝酸定容，利用原子发射光谱的原理，进行分析检测，方法繁杂且偏差较大，并且对于高纯碳材料，灰分值较低，需要灼烧大量样品才能收集到足够量的灰样；此外，硼元素受热易挥发，采用该方法测得数据偏低；最重要的是，由于加入四硼酸锂，样品中本身引入硼元素，无法得到实际样品中硼元素的含量。因此，研究一种准确性高、操作简单的硼元素含量测定分析方法是碳材料行业的迫切需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出测定碳材料中硼元素含量的方法。该方法不仅操作简便，前处理时间短，而且测定结果的偏差小，回收率高，能够适用于包括石墨、石墨烯、碳纳米管等所有碳素材料中硼元素含量的测定和分析，并且测试所用辅助器材也较少。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种测定碳材料中硼元素含量的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将硫酸、高氯酸、硝酸和磷酸进行混合，以便得到混合溶剂；

(2)将待测碳材料样品进行磨细，以便得到碳材料粉末；

(3)将所述碳材料粉末与所述混合溶剂混合后进行加热处理，以便得到澄清透明液；

(4)将所述澄清透明液转移至容量瓶中定容，以便得到待测样品；

(5)配制系列浓度的硼工作曲线标准液；

(6)采用IPC-OES分别对所述待测样品和所述系列浓度的硼工作曲线标准液进行检测，并根据检测结果绘制的标准曲线计算出所述碳材料中的硼含量。

根据本发明上述实施例的测定碳材料中硼元素含量的方法，通过将含有硫酸、高氯酸、硝酸和磷酸的混合溶剂与碳材料混合并进行升温反应，可以使磷酸与硼元素形成稳定的络合物，从而有效解决由于硼元素受热挥发而导致碳材料中硼元素测量值偏低的问题；此外，该方法不需要对试样进行过滤等预处理，可以直接加入混合溶剂反应后进行定容测定，适用于包括石墨、石墨烯、碳纳米管等所有碳素材料中硼元素含量的测定和分析。由此，该方法不仅适用范围广，而且操作简便、前处理时间短，测定结果的偏差小，回收率高，并且测试所用辅助器材也较少。

另外，根据本发明上述实施例的测定碳材料中硼元素含量的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述混合溶剂是预先将所述硫酸、所述高氯酸和所述硝酸进行混合得到混酸，再将所述混酸和所述磷酸进行混合得到的。

在本发明的一些实施例中，所述混合溶剂中，所述硫酸、所述高氯酸、所述硝酸的质量比为(1.4～1.8)：(3.3～3.8)：(4.0～4.5)，所述磷酸和所述混酸的质量体积比为(3.5～4.0)g：15mL。由此可以进一步有利于碳材料粉末与混合溶剂反应，缩短前处理时间，并显著提高测定碳材料中硼元素含量的准确性。

在本发明的一些实施例中，所述硫酸、所述高氯酸、所述硝酸的质量比为1.61：3.54：4.23，所述磷酸和所述混酸的质量体积比为3.74g：15mL。由此可以进一步缩短对碳材料进行前处理的时间，并进一步提高测定碳材料中硼元素含量的准确性。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述硫酸的浓度不低于96.0％、所述高氯酸的浓度不低于70.0％、所述硝酸的浓度不低于70.0％、所述磷酸的纯度不低于99.99％。由此可以有效促进碳材料粉末与混合溶剂的升温反应的顺利进行，从而进一步缩短前处理时间。

在本发明的一些实施例中，所述碳材料粉末的粒径不大于60微米。由此能够进一步缩短前处理时间。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述加热处理是将所述碳材料粉末与所述混合溶剂混合后预先加热至120～150℃的温度下进行反应，然后继续加热至不大于220℃进行反应直至得到所述澄清透明液。由此，可以有效避免加热处理过程中混合液喷溅。

在本发明的一些实施例中，所述碳材料粉末与所述混酸的质量体积比为(0.1～0.2)g：15mL。由此不仅可以使混合溶剂能够充分浸透碳材料粉末，使碳材料粉末与混合溶剂充分反应，还可以提高混合溶剂的利用率。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中的所述碳材料粉末与步骤(5)中的所述待测样品的质量体积比为(0.1～1)g：100mL。由此可以进一步提高测定碳材料中硼元素含量的准确性。

在本发明的一些实施例中，步骤(5)中，按照下列步骤配制系列浓度的硼工作曲线标准液：向容量瓶中加入硼标准液和步骤(3)所需的等量所述混合溶剂，加水定容，以便分别配制得到硼浓度为0μg/L、20μg/L、100μg/L、200μg/L、1000μg/L和2000μg/L的硼工作曲线标准液。由此可以利用IPC-OES对上述系列浓度的硼工作曲线标准液进行检测以绘制标准曲线，并依据该标准曲线计算碳材料中硼元素的含量，从而提高检测结果的准确性。

在本发明的一些实施例中，所述碳材料为选自石墨、石墨烯、碳纳米管、煤、活性炭或炭黑中的至少一种。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种测定碳材料中硼元素含量的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

预先将硫酸、高氯酸和硝酸按照质量比为1.61：3.54：4.23进行混合，得到混酸，再将磷酸和所述混酸按照质量体积比为3.74g：15mL进行混合，得到混合溶剂；

将待测碳材料样品进行磨细，过筛，得到粒径不大于60微米的碳材料粉末；

将0.1～1g所述碳材料粉末与所述混合溶剂于聚四氟乙烯容器中混合后置于预先加热至120～150℃的加热板上进行反应，然后继续加热至不大于220℃进行反应直至得到澄清透明液；

将所述澄清透明液转移至100mL容量瓶中用超纯水定容，以便得到待测样品；

配制硼浓度分别为0μg/L、20μg/L、100μg/L、200μg/L、1000μg/L和2000μg/L的硼工作曲线标准液；

采用ICP-OES分别对所述待测样品和所述系列浓度的硼工作曲线标准液进行检测，并根据检测结果绘制的标准曲线计算出所述碳材料中的硼含量，

其中，硼元素的检测波长为249.772nm。

根据本发明上述实施例的测定碳材料中硼元素含量的方法，测定碳材料中的硼元素含量时不需要对试样进行过滤等预处理，不仅前处理时间短，能够快速且更为准确地测定出碳材料中的硼元素含量，而且所需的辅助器材也较少，仅需天平、锥形瓶、加热板、洗瓶和容量瓶五种器材即可实现前处理操作，可以广泛应用于包括石墨、石墨烯、碳纳米管等所有碳素材料中硼元素含量的测定和分析。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的不同浓度的硼工作曲线标准液的硼元素检测谱图。

图2是根据本发明一个实施例的硼元素含量的工作曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种测定碳材料中硼元素含量的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将硫酸、高氯酸、硝酸和磷酸进行混合，以便得到混合溶剂；(2)将待测碳材料样品进行磨细，以便得到碳材料粉末；(3)将所述碳材料粉末与所述混合溶剂混合后进行加热处理，以便得到澄清透明液；(4)将澄清透明液转移至容量瓶中定容，以便得到待测样品；(5)配制系列浓度的硼工作曲线标准液；(6)采用IPC-OES分别对待测样品和系列浓度的硼工作曲线标准液进行检测，并根据检测结果绘制的标准曲线计算出碳材料中的硼含量。该方法通过将含有硫酸、高氯酸、硝酸和磷酸的混合溶剂与碳材料混合并进行升温反应，可以使磷酸与硼元素形成稳定的络合物，从而有效解决由于硼元素受热挥发而导致碳材料中硼元素测量值偏低的问题；此外，该方法不需要对试样进行过滤等预处理，可以直接加入混合溶剂反应后进行定容测定，适用于包括石墨、石墨烯、碳纳米管等所有碳素材料中硼元素含量的测定和分析。由此，该方法不仅适用范围广，而且操作简便、前处理时间短，测定结果的偏差小，回收率高，并且测试所用辅助器材也较少。

下面对本发明上述实施例的测定碳材料中硼元素含量的方法进行详细描述。

根据本发明的一个具体实施例，步骤(1)中，混合溶剂可以预先将硫酸、高氯酸和硝酸进行混合得到混酸，再将混酸和磷酸进行混合得到。其中，混合溶剂中硫酸、高氯酸、硝酸的质量比可以为(1.4～1.8)：(3.3～3.8)：(4.0～4.5)，磷酸和混酸的质量体积比可以为(3.5～4.0)g：15mL。发明人经大量试验发现，当混合溶剂中硫酸、高氯酸和硝酸为上述质量比时可以进一步有利于碳材料粉末与混合溶剂反应，缩短对碳材料进行前处理的时间，而通过控制磷酸和混酸为上述质量体积比可以使磷酸与碳材料粉末中的硼元素充分反应形成稳定的络合物，从而有效避免硼元素受热挥发而损失，显著提高测定碳材料中硼元素含量的准确性。优选地，硫酸、高氯酸、硝酸的质量比可以为1.61：3.54：4.23，磷酸和混酸的质量体积比可以为3.74g：15mL，由此可以进一步促进碳材料粉末与混合溶剂反应，缩短对碳材料进行前处理的时间，并进一步降低硼元素的损失，提高测定碳材料中硼元素含量的准确性。

根据本发明的再一个具体实施例，步骤(1)中，硫酸的浓度可以不低于96.0％、高氯酸的浓度可以不低于70.0％、硝酸的浓度可以不低于70.0％、磷酸的纯度可以不低于99.99％。由此可以进一步有利于后续碳材料粉末与混合溶剂的升温反应的顺利进行，从而进一步缩短前处理时间。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明上述实施例的测定碳材料中硼元素含量的方法可以适用于所有碳素材料中硼元素含量的测定和分析，即本发明中待测碳材料样品的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如待测碳材料样品可以为选自石墨、石墨烯、碳纳米管、煤、活性炭或炭黑等碳材料中的一种或多种。

根据本发明的又一个具体实施例，碳材料粉末的粒径可以不大于60微米。由此，将碳材料粉末与混合溶剂进行升温时，可以使碳材料粉末与混合溶剂充分接触，进而能够进一步提高升温反应的效率，缩短前处理时间。

根据本发明的又一个具体实施例，步骤(3)中，加热处理可以将碳材料粉末与混合溶剂混合后预先加热至120～150℃的温度下进行反应，然后继续加热至不大于220℃进行反应直至得到所述澄清透明液，具体地，可以将碳材料粉末与混合溶剂的混合液加热至120～150℃的温度条件下反应一段时间后，再继续加热至不大于220℃直至得到澄清透明液，若加热温度至220℃混合液仍未充分反应，可以在150～220℃的温度下继续反应一段时间，直至混合液变得澄清透明。发明人发现，若直接将碳材料粉末与混合溶剂的混合液加热至220℃进行反应，混合液反应剧烈且容易喷溅，同时还威胁操作人员的人身安全，而选择预先将混合液在120～150℃的温度下反应一段时间，可以缓冲反应的剧烈程度，有效避免混合液喷溅。优选地，可以将碳材料粉末与混合溶剂混合后置于预先加热至120～150℃的加热板上加热反应一段时间，然后继续加热至不大于220℃反应直至得到澄清透明液，本发明中直接将碳材料粉末与混合溶剂的混合液置于120～150℃的环境中进行加热反应，不仅可以有效防止混合液在反应过程中喷溅，还可进一步缩短反应时间，提高对碳材料进行前处理的效率。

根据本发明的又一个具体实施例，可以将碳材料粉末进行干燥后在与混合溶剂进行反应。进一步地，优选将碳材料粉末与混合溶剂于聚四氟乙烯容器中混合后盖上表面皿再进行加热处理，其中表面皿可以为聚四氟乙烯表面皿，由此不仅可以进一步避免升温过程中硼元素的损失，而且采用聚四氟乙烯材质的容器和/或表面皿替代现有的玻璃器具还可以避免玻璃中的硼元素对测定结果的干扰，由此可以进一步提高测定碳材料中硼元素含量的准确性。

根据本发明的又一个具体实施例，碳材料粉末与混酸的质量体积比为(0.1～0.2)g：15mL。发明人发现，通过控制碳材料粉末与混酸为上述质量体积比，不仅可以使混合溶剂能够充分浸透碳材料粉末，使碳材料粉末与混合溶剂充分反应，还可以提高混合溶剂的利用率。

根据本发明的又一个具体实施例，步骤(4)中的碳材料粉末与步骤(5)中的待测样品的质量体积比可以为(0.1～1)g：100mL，发明人发现，通过控制碳材料粉末与待测样品溶液为上述质量体积比，可以进一步提高测定碳材料中硼元素含量的准确性。

根据本发明的又一个具体实施例，步骤(5)中，按照下列步骤配制系列浓度的硼工作曲线标准液：向容量瓶中加入硼标准液和步骤(3)所需的等量混合溶剂，加水定容，以便分别配制得到硼浓度为0μg/L、20μg/L、100μg/L、200μg/L、1000μg/L和2000μg/L的硼工作曲线标准液。由此可以利用IPC-AES对上述系列浓度的硼工作曲线标准液进行检测以绘制标准曲线，并依据该标准曲线计算碳材料中硼元素的含量，从而提高检测结果的准确性。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种测定碳材料中硼元素含量的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：预先将硫酸、高氯酸和硝酸按照质量比为1.61：3.54：4.23进行混合，得到混酸，再将磷酸和混酸按照质量体积比为3.74g：15mL进行混合，得到混合溶剂；将待测碳材料样品进行磨细，过筛，得到粒径不大于60微米的碳材料粉末；将0.1～1g所述碳材料粉末与所述混合溶剂于聚四氟乙烯容器(例如可以为烧杯会或锥形瓶等)中混合后置于预先加热至120～150℃的加热板上进行反应，然后继续加热至不大于220℃进行反应直至得到澄清透明液；将澄清透明液转移至100mL容量瓶中用超纯水定容，以便得到待测样品；配制硼浓度分别为0μg/L、20μg/L、100μg/L、200μg/L、1000μg/L和2000μg/L的硼工作曲线标准液；采用ICP-OES分别对待测样品和系列浓度的硼工作曲线标准液进行检测，并根据检测结果绘制的标准曲线计算出碳材料中的硼含量，其中，硼元素的检测波长为249.772nm。采用该方法测定碳材料中的硼元素含量不需要对试样进行过滤等预处理，不仅前处理时间短，能够快速且更为准确地测定出碳材料中的硼元素含量，而且所需的辅助器材也较少，仅需天平、锥形瓶、加热板、洗瓶和容量瓶五种器材即可实现前处理操作，可以广泛应用于包括石墨、石墨烯、碳纳米管等所有碳素材料中硼元素含量的测定和分析。

下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

(1)需要用到的仪器和设备

锥形瓶、电加热板、天平(0.1mg)、ICP-OES、洗瓶、容量瓶。

(2)主要试剂和样品的配置

密度为1.61g/mL的硫酸、密度为1.19g/mL的高氯酸、密度为1.41g/mL的硝酸、纯度高于99.99％的磷酸；

混酸溶剂：将硫酸、高氯酸、硝酸按照体积比为1:3:3进行混合得到；

混合溶剂：由混酸溶剂和磷酸混合得溶剂到，磷酸与混酸溶剂的质量体积比为3.74g：15mL。

(3)测定碳材料中的硼元素含量

a、取待测碳材料样品进行磨细，得到粒径不大于60微米的碳材料粉末；

b、准确称取经空气干燥的碳材料粉末0.2000g放于锥形瓶中铺平，并采用加热板加热，电加热板由室温缓慢升至150℃；

c、向锥形瓶中加入混合溶剂使碳材料粉末均匀浸透，在锥形瓶上盖上表面皿，于150℃开始升温，直至溶液变得澄清透明，如未溶解完全，可补加适量混酸溶剂；

d、将盛有澄清透明液的锥形瓶从电加热板上取下，冷却，加入高纯水，继续冷却，然后转移至100ml容量瓶中，将锥形瓶洗净，洗液移入容量瓶中，定容，摇匀制成待测样品；

e、向7个不同的100ml容量瓶中分别加入适量购置的硼标液，冷却，加入步骤c所需的等量混合溶剂，用水稀释至刻度，混合均匀，得到浓度分别为0μg/L、20μg/L、100μg/L、200μg/L、1000μg/L和2000μg/L的硼工作曲线标准液；

f、分别对步骤e中7种系列浓度的硼工作曲线标准液进行检测，并根据检测结果绘制的标准曲线计算出所述碳材料中的硼含量：

将ICP-OES工作参数设定为：硼元素的检测波长为249.772nm，射频功率为1200W，等离子气流量为15L/min，雾化器流量为0.9L/min，辅助气流量为1.2L/min。

将步骤e中系列浓度的硼工作曲线标准液各取25mL，以0μg/L的硼工作曲线标准液标准空白调零，分别测量上述系列浓度的硼工作曲线标准液的强度，其中，20μg/L(标准1)、100μg/L(标准2)、200μg/L(标准3)、1000μg/L(标准4)和2000μg/L(标准5)的硼工作曲线标准液的检测谱图依次见图1中的(A)-(E)，以硼元素的浓度为横坐标，强度为纵坐标，绘制工作曲线，如图2所示；取25mL的待测样品，以样品空白调零，测量待测样品的硼元素强度，从工作曲线上查出相应的硼元素的含量。

实施例2

所需要用到的仪器和设备以及主要试剂和样品的配置同实施例1。

与实施例1不同之处在于，(3)测定碳材料中硼元素的含量时，

步骤b中分别取0.2g的碳材料粉末置于7组不同的锥形瓶中，标记为1号样、2号样、3号样、4号样、5号样、6号样和7号样；取0.5g的碳材料粉末置于锥形瓶中，标记为8号样；取0.1g的碳材料粉末置于锥形瓶中，标记为9号样；其中：

向1号样中加入15mL的混酸溶剂和3.74g磷酸；

向2号样中加入0.04mL浓度为1000mg/L的硼元素标准液和15mL的混酸溶剂；

向3号样中加入0.04mL浓度为1000mg/L的硼元素标准液、15mL的混酸溶剂和3.74g磷酸；

向4号样中加入15mL的混酸溶剂和1.87g磷酸；

向5号样中加入15mL的混酸溶剂和5.61g磷酸；

向6号样中加入25mL的混酸溶剂和3.74g磷酸；

向7号样中加入8mL的混酸溶剂和3.74g磷酸；

向8号样中加入15mL的混酸溶剂和3.74g磷酸；

向9号样中加入15mL的混酸溶剂和3.74g磷酸；

将1-9号样加入混酸溶剂以及硼元素标准液和/或磷酸后分别进行加热处理并定容至相同体积后分别得到1-9号样待测液。

分别测定1-9号样待测液的硼元素含量，并根据1号样的自身硼含量，计算得到2-3号样加标后的硼回收率。其中，回收率计算公式为：

样品回收率(％)＝(加标后的样品硼含量-1号样硼含量)/加标量×100％

表1样品的硼含量及回收率

结果与结论：

针对1-3号样：结合表1可知，2号样待测液中的硼含量远低于1号待测液中的硼含量，这说明2号样与混酸和硼元素标准液混合后进行加热反应过程中，硼元素受热挥发导致了硼元素大量损失，以至于2号样待测样中测得的硼元素含量反而低于未加标的1号样待测液；而3号样与混合溶剂和硼元素标准液混合后，3号样待测液中的硼含量是明显大于1号样的，硼元素的回收率可以达到90％以上。这说明将酸溶液与碳材料混合加热时，采用磷酸可以显著减少加热过程中硼元素的损失，从而使测得样品中硼元素的含量更为准确。

针对1号样、4号样和5号样：对比表1中1号样、4号样和5号样的处理条件和测量结果可知，若磷酸加入量少，会有部分硼元素损失，导致硼元素含量的测量值偏低；而磷酸加入到一定量后，即便增大磷酸用量，数据结果也几乎没有变化，但由于磷酸会影响ICP仪器雾化效果，加入量过多对仪器有损害，因此3.74g更适宜。

针对1号样、6号样和7号样：对比表1中1号样、6号样和7号样的处理条件和测量结果可知，7号样由于加入的混酸溶剂含量过少，样品未能完全消解导致硼元素偏低，1号样的混酸溶剂加入量多，和8号样的测量结果数据相近；但考虑到对于ICP仪器，进样溶液酸度过大，对矩管、雾化器等配件有损伤，因此在相同结果前提下，使用的消解液量越少越好，即1号样的混酸溶剂添加比例更佳。

针对1号样、8号样和9号样：对比表1中1号样、8号样和9号样的处理条件和测量结果可知，8号样称样量较大，样品未能完全消解，故而硼元素含量测量值偏低，需要补加一定量消解液才可以；而9号样样品虽然能够完全消解，但是称样量较小，数据结果易产生偏差，因此在确保样品完全消解的情况下，称样量越大，数据越接近真实值，即针对15ml的混酸溶剂和3.74g磷酸，1号样的称样量较适宜。

实施例3

(1)需要用到的仪器和设备

锥形瓶、电加热板、天平(0.1mg)、ICP-OES、洗瓶、容量瓶。

(2)主要试剂和样品的配置

密度为1.61g/mL的硫酸、密度为1.19g/mL的高氯酸、密度为1.41g/mL的硝酸、纯度高于99.99％的磷酸；

1号混酸溶剂：将硫酸、高氯酸、硝酸按照体积比为1:3:3进行混合得到；

2号混酸溶剂：将硫酸、高氯酸、硝酸按照体积比为3:5:1进行混合得到；

3号混酸溶剂：将硫酸、高氯酸、硝酸按照体积比为1:5:3进行混合得到；

混合溶剂：由混酸溶剂和磷酸混合得到，磷酸与混酸溶剂的质量体积比为3.74g：15mL。

(3)测定碳材料中的硼元素含量

与实施例1不同之处在于，步骤b中分别取0.2g的碳材料粉末置于3组不同的锥形瓶中，标记为10号样、11号样和12号样；其中：

向10号样中加入15mL的1号混酸溶剂和3.74g磷酸；

向11号样中加入15mL的2号混酸溶剂和3.74g磷酸；

向12号样中加入15mL的3号混酸溶剂和3.74g磷酸；

将10-12号样加入混酸溶剂和磷酸后进行加热处理并定容至相同体积后分别得到10号样待测液、11号样待测液和12号样待测液。分别测定10-12号样待测液的硼元素含量，结果如表2所示。

表2样品的硼含量

样品及样品质量	加酸条件	待测液中硼含量
			10号样0.2g	1号混酸溶剂15mL+3.74g磷酸	300mg/kg
11号样0.2g	2号混酸溶剂15mL+3.74g磷酸	302mg/kg
			12号样0.2g	3号混酸溶剂15mL+3.74g磷酸	238mg/kg

结果与结论：

结合表2可知，12号样的硼含量测定至较低，这是由于3号混酸溶剂中硫酸加入量较少，样品无法完全炭化消解完全，导致部分硼元素没有溶解出来；而11号样的测量值虽然和10号样的测量值相近，但由于硫酸较粘稠，对ICP的雾化效果有影响，即2号混酸溶剂中硫酸比重较大，因此10号样的混酸溶剂比例较好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种测定碳材料中硼元素含量的方法，其特征在于，包括：

(1)将硫酸、高氯酸、硝酸和磷酸进行混合，以便得到混合溶剂；

(2)将待测碳材料样品进行磨细，以便得到碳材料粉末；

(3)将所述碳材料粉末与所述混合溶剂混合后进行加热处理，以便得到澄清透明液；

(4)将所述澄清透明液转移至容量瓶中定容，以便得到待测样品；

(5)配制系列浓度的硼工作曲线标准液；

(6)采用IPC-OES分别对所述待测样品和所述系列浓度的硼工作曲线标准液进行检测，并根据检测结果绘制的标准曲线计算出所述碳材料中的硼含量。

2.根据权利要求1所述的测定碳材料中硼元素含量的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合溶剂是预先将所述硫酸、所述高氯酸和所述硝酸进行混合得到混酸，再将所述混酸和所述磷酸进行混合得到的。

3.根据权利要求2所述的测定碳材料中硼元素含量的方法，其特征在于，所述混合溶剂中，所述硫酸、所述高氯酸、所述硝酸的质量比为(1.4～1.8)：(3.3～3.8)：(4.0～4.5)，所述磷酸和所述混酸的质量体积比为(3.5～4.0)g：15mL；

优选地，所述硫酸、所述高氯酸、所述硝酸的质量比为1.61：3.54：4.23，所述磷酸和所述混酸的质量体积比为3.74g：15mL。

4.根据权利要求1所述的测定碳材料中硼元素含量的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫酸的浓度不低于96.0％、所述高氯酸的浓度不低于70.0％、所述硝酸的浓度不低于70.0％、所述磷酸的纯度不低于99.99％。

5.根据权利要求1所述的测定碳材料中硼元素含量的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碳材料粉末的粒径不大于60微米。

6.根据权利要求2或3所述的测定碳材料中硼元素含量的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加热处理是将所述碳材料粉末与所述混合溶剂混合后预先加热至120～150℃的温度下进行反应，然后继续加热至不大于220℃进行反应直至得到所述澄清透明液，

任选地，所述碳材料粉末与所述混酸的质量体积比为(0.1～0.2)g：15mL。

7.根据权利要求1所述的测定碳材料中硼元素含量的方法，其特征在于，步骤(4)中的所述碳材料粉末与步骤(5)中的所述待测样品的质量体积比为(0.1～1)g：100mL。

8.根据权利要求1所述的测定碳材料中硼元素含量的方法，其特征在于，步骤(5)中，按照下列步骤配制系列浓度的硼工作曲线标准液：

向容量瓶中加入硼标准液和步骤(3)所需的等量所述混合溶剂，加水定容，以便分别配制得到硼浓度为0μg/L、20μg/L、100μg/L、200μg/L、1000μg/L和2000μg/L的硼工作曲线标准液。

9.根据权利要求1所述的测定碳材料中硼元素含量的方法，其特征在于，所述碳材料为选自石墨、石墨烯、碳纳米管、煤、活性炭或炭黑中的至少一种。

10.一种测定碳材料中硼元素含量的方法，其特征在于，包括：

预先将硫酸、高氯酸和硝酸按照质量比为1.61：3.54：4.23进行混合，得到混酸，再将磷酸和所述混酸按照质量体积比为3.74g：15mL进行混合，得到混合溶剂；

将待测碳材料样品进行磨细，过筛，得到粒径不大于60微米的碳材料粉末；

将0.1～1g所述碳材料粉末与所述混合溶剂于聚四氟乙烯容器中混合后置于预先加热至120～150℃的加热板上进行反应，然后继续加热至不大于220℃进行反应直至得到所述澄清透明液；

将所述澄清透明液转移至100mL容量瓶中用超纯水定容，以便得到待测样品；

配制硼浓度分别为0μg/L、20μg/L、100μg/L、200μg/L、1000μg/L和2000μg/L的硼工作曲线标准液；

采用ICP-OES分别对所述待测样品和所述系列浓度的硼工作曲线标准液进行检测，并根据检测结果绘制的标准曲线计算出所述碳材料中的硼含量，

其中，硼元素的检测波长为249.772nm。