测定金属杂质碳纳米管使用表面擦拭取样

文摘

剩余金属杂质碳纳米管(碳纳米管)提供一种方法来区分问non-CNT在环境样品中元素碳的来源。实用和成本效益分析的方法是需要支持CNT的金属表面例行监测示踪剂使用擦拭取样。擦拭取样问金属示踪剂被认为是一个定性指标的碳纳米管的存在,不是一个定量指标。在这项研究中,两种消化方法(微波硝酸/ H₂O₂消化和超声氮/ HF酸消化)与电感耦合等离子体质谱法(icp)决心进行评估的能力从问提取金属杂质粒子捕捉到擦基质。整除不同的碳纳米管(CNT)包括NIST 2483着单壁球长大,没有GhostWipes™(ASTM e - 1792兼容的)被用来消化方法的性能进行比较。微波消化法适应庞大的擦拭样品并消除潜在的icp信号干扰与不完全消化。虽然定量恢复需要漫长的多步消化协议在其他应用程序中可能是必要的,几乎完全复苏达到本研究的问催化剂元素足够识别表面污染的碳纳米管在工作场所使用擦拭取样。

1。介绍

(即由各种流程。,cold vapor deposition, laser ablation, and arc discharge surface mediated growth), carbon nanotubes (CNTs) contain metal impurities (e.g., Fe, Co, Mo, Ni, and Y) [1- - - - - -5),介绍了生产过程中作为催化剂催化碳结构增长或污染物(2,4- - - - - -6]。已经观察到,即使在严格的净化那些嵌入杂质仍坚持问石墨结构(2,3,6- - - - - -9]。例如,一个icp商业上重要的碳纳米管的研究表明,杂质浓度三个多层碳纳米管(热合)在4738年和51867年之间μg / g镍和碳纳米管在两个商业相关着单壁球长大(SWCNTs)在1798年和4217年之间μg / g和1472−1672μg / g莫(10]。

目前接受的方法测定工作场所空气中碳纳米管是thermooptical分析(NIOSH方法# 5040)测定元素碳(11]。这种方法的一个缺点是它不区分问和non-CNT元素碳的来源,如柴油废气(11,12]。CNT-bound金属杂质在环境样品的检测提供了一种方法来区分问排放non-CNT背景元素碳的来源(12- - - - - -15]。工人暴露在生产过程的碳纳米管可以发生在任何阶段,在运输、存储、和处理的碳纳米管,吸入暴露的主要途径(11,16]。已经提出不同的抽样方法尽可能的策略来收集样本等工作场所监测金属碳纳米管中的杂质过滤磁带,静电沉淀,和表面擦拭13,15]。擦拭取样已成为一个有用的和具有成本效益的定性技术适合代表的映射空间变化的表面金属污染工作场所内(17]。方法提供了一个额外的工具来检测工作场所释放的碳纳米管(和潜在的风险敞口),评估管家或清理程序,监控工程的有效性控制(15]。

NIOSH [18)和经合组织(17)提供指导收集表面擦拭样品在纳米技术应用中使用premoistened GhostWipes巾,但是没有包括擦拭样品的分析方法确定碳纳米管。擦拭取样问金属示踪剂被认为是一个定性指标的碳纳米管的存在,不是一个定量暴露指标(17]。如经合组织分级方法所述19),这样的定性评估是用于比较粒子浓度背景粒子浓度的排放源。即使擦拭取样可能被视为定性,分析方法是必要的,包括一个有效的消化步骤和足够的检测限制,以确保可靠的和可再生的金属决定。最常用的分析方法来确定金属杂质碳纳米管的中子活化分析(NAA) [1,3,20.- - - - - -22),直接固体抽样电热原子吸收光谱法(DSS-ET AAS) [21),高分辨率连续源石墨炉原子吸收光谱法(HR CS石墨炉)9),电感耦合等离子体光学发射光谱法(ICP-OES) [1,4,20.,21,23,24)和电感耦合等离子体质谱法(icp) [1,3,4,7,20.,21]。

所有这些检测方法,icp是一个适当的敏感方法测定particle-bound金属擦基质(25),但需要一个合适的提取方法CNT-bound金属。关键的挑战是很难定量提取问金属杂质在消化步骤(3,4,7,22,26]。各种样品预处理已用于测定金属在问样品包括湿消化(1,3,23),干灰化酸消化相结合(1,3,4),卡留斯管消化(22],微波酸消化[1,3,4,20.,26,微波诱导燃烧(4,21,24]。格林贝格和同事(4]报道不完全恢复的金属碳纳米管与单步微波消化(HNO₃和H₂O₂)推荐的Decker et al。26),提出了一种多步微波过程涉及的重复使用强酸如下:HNO₃结合H₂O₂(1 x) HNO₃(3 x),蒸发干燥附近HNO₃和HClO₄其次是HNO₃加法和蒸发干燥(4倍),最后HNO溶解和稀释1%₃。格林贝格et al。4]发现这个冗长的和侵略性的过程是必要的,以确保完成样品消化和高效回收残油催化剂(Co和Ni)和微量金属杂质含量(铁、钼、铅、和Hg)从NRC SWCNT-1参考资料调查。ISO / IEC 13278 (1)还建议重复加热周期(即新试剂添加几次。,three to six heating cycles depending on CNT structure) when using microwave digestion to measure CNT metal impurities. Yang et al. [20.)强调消化步骤的重要性,因为他们发现积极nonspectral干扰未消化的碳残留物留在他们确认的样品溶液通过比较icp和ICP-OES结果为同一SWCNT消化。

本研究的目的是确定一个适当的消化方法icp测定金属杂质碳纳米管使用擦拭收集样本。两种方法对提取的效率评估:一个微波消化法和超声波消化法。虽然对于这个应用程序不需要提取效率为100%,目标是实现可再生的和可靠的复苏,使识别CNT的表面污染。不同问材料,包括NIST 2483烟尘(CNT着单壁球长大),与没有GhostWipes消化,消化方法必须能够容纳擦拭样品很笨重。湿巾的可能性可能包含背景污染可能会干扰测定的金属感兴趣的也被认为是。

2。实验

2.1。材料

三个SWCNT产品为本研究得到:NIST 2483 SWCNT标准参考材料(原始烟尘;国家标准与技术研究院,马里兰州,美国)和其他两名SWCNTs测试材料,Aldrich-CNT (Sigma-Aldrich有限公司、吉林厄姆、英国)和国家研究委员会提供的研究测试样本(Test-CNT)。NIST 2483 -问是统一的和良好的碳纳米管煤烟约。0.8 nm直径(TEM)产生的化学汽相淀积变体流程(27]。CRM是重直接从瓶子,证书的分析表明,CRM称重前不需要准备。Aldrich-CNT测试材料制造的电弧放电,以40 - wt %碳含量和金属含量30 - 35%。这个问的平均直径nm,墙的宽度海里,捆绑维度5到10 nm直径,0.32到4.7μ米的长度。Test-CNT是SWCNT平均直径和墙的宽度纳米和分别nm窄束(直径< 3海里),长度在0.07和5.2之间μm(高比例< 1μ米的长度)。Test-CNT测试材料显示更高比例的无定形材料比Aldrich-CNT(相对于碳纳米管)。详细描述Test-CNT和Aldrich-CNT测试材料提供了利用SEM和TEM拉斯穆森et al。15]。NIST 1633 b SRM(国家标准与技术研究院,马里兰州,美国)是一种名义烟煤粉煤灰筛分筛孔90μ米(170网)用于矩阵比较和精度检查。NIST 1633 b使用SRM的建议Decker et al。26]。

2.2。试剂和解决方案

高纯硝酸和氢氟酸的酸(盛世达化工公司,西德尼,公元前,加拿大)和Suprapur 30%过氧化氢的水溶液用于样品预处理。超纯Milli-Q水(18.2 MΩ厘米)被用于制备样品和校准标准。高纯多元素(mes - 1107 - 01的解决方案A和B, 100μg / mL)和个人标准(La和Gd 1000股票的解决方案μg / mL)被用来准备校准标准(δ科学实验室产品有限公司,米西索加,,加拿大)。所有标准都准备在HNO 1%₃匹配矩阵的样品。2483 GW程序空白和样品(NIST)复制之间不同的水平在上涨4μg / L和250μg / L,分别与ICP-MSCS高纯度标准溶液(10μg / mL)。个人高纯度标准解决方案的通用电气,在和再保险(1000 mg / L)被用来准备内部标准的解决方案。认证参考低和高水平强化水微量元素材料,tm - 28.4和54.5 TMDA,分别被用于质量控制和从环境购买加拿大(渥太华)。

GhostWipes(千瓦;环境表达,南卡罗来纳查尔斯顿SC 4250年premoistened与去离子水,单独密封包装)被用于结合NIST 2483 SWCNT和NIST 1633 b STMs评估GW对萃取效率的影响。本研究使用了一个3.5厘米直径的圆盘GhostWipes擦拭取样器所需的材料用于监测问版本。由聚乙烯醇聚合物、GhostWipes完全溶解在分析过程中允许样本材料/分析物分散在消化媒体(http://www.envexp.com/)。他们满足ASTM e - 1792擦拭取样协议。SCP科学DigiFILTERs 0.45μ(聚四氟乙烯膜)50毫升的管子用于过滤稀释提取物。

2.3。仪表

梅特勒-托利多XP205电子分析天平配备一个u型防静电电极用于实现准确称量结果整除(2毫克)的测试碳纳米管用于这项研究。推荐(1,11),是适当的个人防护设备是旧的,小心避免无意的一代的气溶胶在处理问测试材料。

风气触摸控制先进微波Labstation(里程碑微波实验室系统)配备风气TC内置atc - 400 ce自动温度控制是用于所有微波消解时。DigiPrep女士加热块(SCP科学、QC、加拿大)和布兰森超声波浴(模型B8510DTH)被用于这项研究。

量化CNT的金属杂质在消化样品,300年代NexION双通道万能细胞icp系统(珀金埃尔默,加拿大)加上SC-Fast autosampler(基本科学,奥马哈,NE)操作标准和碰撞模式。仪器配备一个高温apex-ST PFA微流喷雾器,气旋喷雾室与PC3x冷却器(2°C)和三锥接口(nickel-platinum回收船和取样器锥,铝超锥)。使用下列条件:等离子体和辅助氩流量是18和1.2升/分钟,分别。喷雾器氩气流量为1.00毫升/分钟的高温apex-ST PFA微流同心喷雾器和正向功率为1600 W。优化进行了日常的正常调优的解决方案。三个复制数据被监视的所有质量和元素。适当的内部标准(通用电气,重新)和稀释因素选择基于初步半定量的分析。珀金埃尔默最适条件5300 v ICP-OES配备径向光学系统(163到782纳米范围)使用制造商推荐的波长的感兴趣的元素。仪器在1400 W功率和流量经营15 L / min, 0.2升/分钟,0.8 L / min,为等离子体和1.00毫升/分钟,辅助,喷雾器,蠕动泵,分别。日常工具优化是解决10 mg / L Mn (2% HNO₃)。

2.4。消化方法

两种消化方法在本研究进行评估比较他们的效率从碳纳米管中提取元素杂质:微波消化(MD)方法用硝酸和过氧化氢和超声波消化(UD)方法用硝酸和氢氟酸的酸。两种消化方法三至五整除2毫克的测试材料被用于分析(模拟粒子质量表面擦拭样品)。飙升的样本(20和250磅级)和上升过程空白(4和25 ppm级)进行了分析与测试样本。最后,NIST 2483 SWCNT和NIST 1633 b粉煤灰结合GhostWipes (GW)为了比较研究消化方法的效率GW的存在。恢复计算为每个方法及其优点和缺点被认为是。

2.4.1。微波消化法(医学博士,HNO₃- h₂O₂)

微波消化(MD)方法之前是DigiPrep样品制备/预处理步骤。在DigiPrep一步,样品被放置在50毫升聚四氟乙烯DigiTube船只和治疗与稀硝酸(1:1、12毫升),允许坐在房间温度30 - 45分钟。这个步骤允许GW的温柔和完整的解散;否则在加热生成的泡沫可能影响样本和管的完整性。泡沫消退后的样本处理先后在回流(85°C DigiPrep女士加热块)和稀硝酸(12毫升,90分钟),浓硝酸(10毫升,30分钟回流),和30%过氧化氢(5毫升,45分钟),和蒸发至10毫升(90°C)。然后合成acid-peroxide消化解决方案定量转移到precleaned高压微波消化血管(100毫升聚四氟乙烯)和0.5毫升30%过氧化氢。的微波消化步骤在1000 W功率进行下列条件:20分钟达到180°C的温度,10分钟增加从180°C到220°C,和20分钟220°C。几乎消化样品被蒸发干燥(90°C)和合成残留物溶解在1%硝酸,漩涡,透过一个0.45μm过滤器去除可能的不溶残渣(即。,未溶解的碳纳米管),可能会影响icp分析。DigiPrep预处理步骤是来自麦当劳et al。25)(基于ASTM E 1644)方法来适应GW的大部分样品。前期工作(28]表明,DigiPrep方法本身并没有带来足够的恢复作用的碳纳米管擦拭,因此有必要添加微波消化步骤。

2.4.2。超声波消化方法(UD HNO₃高频)

样品被放置在15毫升与4毫升硝酸消化管,0.1毫升氢氟酸和1.9毫升超纯水,让它站在室温下,直到GW完全溶解,泡沫消退(30 - 45分钟)在继续下一步之前。这一步是最重要的在GW的存在,因为即使有一小块瓦盘(3.5厘米)放热反应在热水浴缸阶段发展。限制消化管被放置在超声波水浴(180 W、69°C)总共2 h (2×1 h与1分钟涡之间的声波降解法)。被冷却的解决方案,使用超纯水稀释至10毫升,离心机(3500 rpm, 10分钟)。最后一个过滤步骤(0.45μ米)添加删除可能未溶解的残留物(即。,未溶解的碳纳米管),可能会影响icp分析。所有样品消化分析icp HNO适当稀释后为1%₃。的HNO₃高频UD方法是基于方法最初设计为聚四氟乙烯基于过滤器气溶胶样品妞妞et al。29日]。

所有样品消化都存储在冰箱中precleaned聚乙烯螺旋帽管和分析了icp后适当的稀释。最终消化解决方案第一次筛查使用icp的元素和同位素等¹¹B,²⁷艾尔,⁴⁷钛、⁵¹V,⁵²铬、⁵⁵锰、⁵⁷铁、⁵⁹有限公司,⁶⁰倪,^65年铜、^75年为,^82年,^88年老,^66年锌、^89年Y,^98年密苏里州,^137138年英国航空公司^139年洛杉矶,^158年Gd,^208年Pb,^238年你都是被监控的。内部25 ug / L通用电气的标准解决方案,,和再保险在整个实验过程中分析物的质量范围87,95 - 138,和207 - 238。分析错误10%质量检查标准被认为是可以接受的(EPA方法200.8)。飙升恢复研究的元素(B,艾尔,V,锰、钴、镍、铜、钼、,英航,洛杉矶,和U)在82%和115%之间用医学方法(除了B 74%、铜47%;Al峰值没有恢复与UD方法)和86 - 107%(除了莫122%)的GW(上升过程空白和NIST 2483样本)。铝、硼、锌和铜钉复苏是受到GW包含变量的存在大量的污染物元素引入在制造和/或包装。因此,五个矩阵包含GW空格包含在每个分析批处理和用于矩阵空白样本结合兆瓦时修正。限制表的检测报告(LOD)3。钟表的计算是根据1994年美国环保署指南对于电感耦合等离子体质谱法使用3倍标准差的8 - 9程序上的空白。

2.5。统计测试

进行了数据分析和σ12.5统计软件。学生的以及和Mann-Whitney排名和测试被用于两个样本的比较。

3所示。结果与讨论

提取效率的两种不同的方法,微波消化(MD)和超声波消化(UD),问的比较杂质出席高浓度(> 0.5%)在表1和问杂质出现在低浓度范围(ppm)表2没有GW活在当下。NIST 2483 -问标准参考材料(SRM), Test-CNT, Aldrich-CNT用于比较的提取率残余催化剂(> 0.5%)。NIST 2483 -问SRM是用来比较其他微量金属元素的提取率杂质(ppm范围)使用认证证书中提供的信息,或引用值分析(27]。催化剂残留在NIST 2483 -问Co和莫有认证的质量分数值μg / g和μg / g,分别由仪器中子活化分析(INAA)和冷瞬发中子活化分析(PGAA) [27]。认证的价值观也给出了英航,洛杉矶,和Gd在小批量在NIST 2483问,参考价值,Mn,和V,其他金属和信息值(B,和铜)如表所示2和3。因此,比较了两种调查方法的效率利用NIST整除2483 -问结合GW(表3)。

3.1。提取的高和低浓度金属问样品

表1介绍了金属浓度高(> 0.5%)在2483年NIST, Test-CNT, Aldrich-CNTs获得微波和超声波消化方法。这项研究的结果发表的意思(μg / g)和标准偏差的五个独立的决定。如表所示1研究碳纳米管,MD方法提取效率提高了高浓度金属(Co、镍,Y,和Mo)相比,UD方法。倪在Test-CNT除外以及显示无显著差异(),其他所有残余催化剂金属(Co、镍,Y,和Mo)在所有三个碳纳米医学和UD结果之间的差异是重要的()。NIST的最大的区别就是观察2483 -问(表1低)的2 - 5倍莫和Co浓度与UD提取方法比用医学方法导致复苏有限公司和莫用医学方法和有限公司和莫与UD方法。尽管Test-CNT (Ni除外)和Aldrich-CNTs金属浓度提取用医学方法显著提高(比同UD)方法,相似(即范围。,Test-CNT有限公司:17487μMD和14358 g / gμg / g UD)与NIST的结果相比2483 -问(即。有限公司:7100μMD和1521 g / gμg / g UD)。总的来说,获得的结果与UD方法多样的主要问进行了分析,表明形态学和/或残留的催化剂金属石墨结构中加入了可能影响成功的样品预处理,因此经济复苏。这可能是相关的生产过程由于碳纳米管是由各种过程,也就是说,冷汽相淀积,激光消融,电弧放电表面介导增长(3,4],它影响量和如何融入强烈残余催化剂金属石墨结构(7,22]。即使在情况下超声波消化方法的回收率随问调查,这被证明是一个快速和有用的方法定性识别高浓度金属碳纳米管中的杂质。

因此,当比较两种调查方法,医学博士的方法似乎是首选的方法量化的高浓度金属测试碳纳米管由于改进提取(表1收益率高的复苏残余催化剂。交替的使用与强酸氧化和回流措施提高了金属的溶解和提取杂质从问石墨结构(30.- - - - - -34]。总的来说,MD提取方法需要8 h-9 h(约。4.5 h交替氧化和回流步骤+蒸发和4 h微波消化和蒸发/过滤)。相比之下,UD方法sample-reagent接触时间短(2 h声波降解法)和不包括交替氧化和回流的步骤。虽然医学方法需要更多的时间比UD方法(并使用更多的试剂),结果是一个提高萃取效率对高浓度金属碳纳米管中的杂质。

在催化剂残留在高浓度(3%)2),低浓度的其他金属中碳纳米管的生产过程、postfabrication, postpurification治疗(2]。表2礼物结果为低浓度金属(根)年代2483年NIST -问MD和UD方法。一般两种方法提取的类似数量的低浓度范围(ppm)金属(根)调查。虽然略有增加的浓度,V,锰、和英航的UD方法和提取铜和洛杉矶医学方法,差异不显著()。相比之下,MD方法提取显著提高()的,但明显降低()大量的B、Gd和U(表2)。

图1显示了复苏百分比获得高(> 0.5%)和低浓度范围(ppm)金属在NIST 2483 -问SRM获得医学博士(a)和(b) UD方法有或没有GhostWipes (GW)。复苏百分比计算使用认证/信息/参考价值的分析证明书为研究元素(27]。一般低浓度金属(即的复苏。,艾尔,V,铜、英国航空公司洛杉矶,和Gd) ranged between 75 and 100% with MD and 76 and 104% with UD. Both methods resulted in low recoveries of B (43% MD and 62% UD) and Mn (35% MD and 51% UD), whereas UD gave also lower recoveries for As (64% UD versus 100% MD). With similar or increased recoveries (i.e., 85% Al, 83% V, and 84% La) for the low concentration (ppm range) metals investigated (except As) in NIST 2483-CNT, the UD method is a short and practical method that may be used to detect and measure metals present in lower amount in CNTs. Moreover, since NIST 2483-CNT is not certified for some elements of interest (i.e., Ni) and other metals present in higher concentrations were not well recovered with the ultrasonic digestion method (e.g., 16% Co), another SRM with carbonaceous matrix (as recommended by Decker et al. [26NIST]), 1633 b,分析了使用UD评估方法提取其他金属的能力,也就是说,倪,在低浓度时有限公司。这个SRM推荐之前质量保证在没有问具体的参考材料分析(26]。应该注意的是,在NIST 1633 b元素通常是在低浓度范围(即。倪:μg / g;答:50μg / g)除了和艾尔菲(150.5毫克/克艾尔和77.8毫克/克铁)。认证值随着NIST 1633 b与UD SRM方法的结果展示在表S1(见表S1在网上补充材料http://dx.doi.org/10.1155/2016/3834292)。得到了复苏的78 - 91%的UD方法对于大多数元素在NIST 1633 b(除了,锌、和Gd;表S1)都比复苏29 - 69%达到同样的SRM使用美国环保署方法305135]。尽管UD方法显示优秀的复苏对低浓度金属在NIST cnt 2483 -(即。艾尔,V,铜、Ba、洛杉矶,和Gd),恢复催化剂杂质(即很穷。16%的公司和39%的莫,职责)。此外,剩余的UD方法的提取效率/高浓度金属催化剂随纳米测试如表所示1和更好的提取效率Test-CNT Aldrich-CNT比NIST 2483 -问。医学方法相比,UD方法结果与问变化很大程度上分析,表明形态学和/或残留的催化剂金属石墨结构中加入了可能影响成功的样品预处理,因此复苏。这种变化可能与生产过程由于碳纳米管是由各种各样的过程,也就是说,冷汽相淀积,激光消融,电弧放电表面介导增长(3,4],它影响量和如何融入强烈残余催化剂金属石墨结构(7,22]。

3.2。CNT-Derived碳化合物对MD提取结果的影响

根据以往的信号增强的担忧造成nonspectral干扰(20.,36),信号增强的潜力是医学研究方法。这样做是通过分析消化所有的三个测试碳纳米管(nist - 2483年NRC,奥尔德里奇)ICP-OES和icp技术和比较结果(图2)。元素测量Co、Ni Y,密苏里州,Fe(5复制的)。其他元素的浓度太低被ICP-OES测量。以及结果表明,Co、Ni Y,莫与icp结果没有显著更高(比同ICP-OES三巨头的碳纳米管测试,除了Aldrich-CNT倪()。图2(一个)介绍了金属浓度的相关性测量icp和ICP-OES使用所有七对metal-concentration从所有碳纳米管测试值。强烈的线性回归获得(斜率= 0.9574,,)表明icp和ICP-OES结果之间的一致性。同时,不同稀释(10倍和100倍)的两个上升(200磅)Aldrich-CNT解决方案获得医学博士的方法进行了分析(标准和/或碰撞模式),结果为公司相比,镍,Y,莫(图2 (b))。结果(斜率= 1.0002,)呈现在图2 (b)没有显示出两个稀释的icp结果之间的差异。总之,信号增强由于残余碳不发生与MD / icp方法不能解释观察到的更高的复苏与MD和UD方法。

3.3。应用调查方法表面擦拭

擦拭取样是常用的在职业安全与健康应用程序37]。其他抽样方法(例如,过滤磁带,静电沉淀)表面擦拭被认为是一个策略来收集样本(包括问)工作场所监测(17,37- - - - - -39]。GhostWipes (GW)满足美国监管标准抽样Pb的灰尘和被用于量化额外的金属(根)(即。,、Cd、铬、铜、镍)提供典型的背景信息载荷对这些金属在城市加拿大家庭(25]。虽然GW的优势完全溶解在酸性消化,他们的存在在示例矩阵增加了分析遇到的挑战量化CNT的金属杂质,由于湿巾是笨重和可能含有杂质25]。医学方法包括DigiPrep样品预处理步骤控制笨重的解体GW矩阵(特别有用的研究设计要求一个或两个15×15厘米每消化管GW)。

本研究设计为3.5厘米GW矩阵的光盘,这允许使用较小的试管(15毫升)所需的超声方法。两种调查方法的效率比较使用整除NIST 2483 -问结合GW(表3)。NIST 1633 b SRM也分析了这两种方法都有/没有GW(表S1、辅料)。结果在GW(表的存在3)显著降低()有限公司和莫NIST 2483 -问与UD方法比医学方法,类似于没有GW(表结果观察1)。对于低浓度(ppm范围)元素,MD方法提取类似的浓度()对于大多数元素是否GW在场(除了B和,)。相比之下,与UD方法复苏明显下降(),几乎所有元素GW的存在比没有GW(除了B,艾尔和Gd;)表明UD方法从瓦对干扰更敏感。

问题是由于高GW空白对某些元素(铝、钛、镍、锰、锌、铁),导致nondetects空白校正后,尤其是当出现在碳纳米管在低浓度。这与以前的研究一致25),得出的结论是,GW空白是如此高架住宅的锌锌载荷不能报道。铝、钛、镍与UD只恢复方法,锰、铁、锌并没有恢复的两种方法(表3)。高空白值差的复苏和/或nondetects空白校正后也观察到某些元素(如铝、钛、锌、铁,和Mn)在我们的初步处理NIST 2483 -问结合整个GW (28)引起的不均匀分布的背景污染擦拭这些元素的使用。(然而,高空白的某些元素不一定有问题如果这些特定的金属不目标元素。)其他因素可能包括干扰从有机碳来源于千瓦或小样本质量引发的不确定性在这项研究中使用(2毫克和批准毫克推荐证书的分析)。

图1显示相同的信息表2和3百分数表示复苏(观察/认证的价值)的认证2483年NIST元素。结合这些结果直方图澄清整体趋势:医学方法(a)收益率可接受的复苏对于大多数元素有或没有GW的存在,但UD方法(b)的收益率差复苏的催化剂元素和通常更敏感GW的存在。UD方法结果在可接受的复苏(75 - 98%),某些元素(V,洛杉矶,和Gd)有或没有GW的存在。尽管复苏通常较低,但具有成本效益的UD方法可能被认为是可接受的用于半定量的识别等问版本使用擦在工作场所环境样品(15]。

碳纳米管的不同响应测试目前的研究表明,问矩阵可能影响成功的样品预处理,因此复苏。因此,不同的矩阵是一个给定的消化方法可能会有不同的反应,作为UD观察方法使优秀的结果Co NIST 1633 b(表S1,补充材料),但可怜的复苏Co NIST 2483(表1)。可怜的复苏的UD方法(图1 (b))不太可能由于readsorption提取金属的残余碳纳米管,由于强酸消化(pH < 2中)。陈等人。40)先前表明,金属表面上的吸附SWCNTs的pH值小于2是微不足道的。

4所示。结论

擦拭取样问金属示踪剂已成为一个有用的和具有成本效益的定性识别技术适合代表CNT的表面污染在工作场所(和潜在的风险敞口)和常规监测控制措施(17]。即使擦拭取样可能被视为定性,分析方法是必要的,包括一个有效的消化步骤和足够的检测限制,以确保可靠的和可再生的金属决定。为目的的擦拭样品分析,微波消化(MD)方法产生可接受的复苏在高浓度催化剂元素(表1)以及杂质元素在低浓度(表2和3CNT)测试的参考资料。医学方法涉及长期试剂之间的接触时间和酸,与交替氧化,胃酸倒流的步骤,这允许元素杂质有效地提取碳纳米管。此外,由于残余碳化合物没有信号增强观察icp与总经理一起使用时的方法。MD提取的性能不受影响的存在GhostWipes消化矩阵(GW),但需要说明的是,高架和可变GW空白的某些元素(如铝、锌)必须被考虑。医学方法的一个优势是,它消除了高频的使用,避免在许多实验室出于安全考虑。得出的医学方法适合量化金属示踪剂擦拭样品用于识别存在的问在工作环境中。

相比之下,超声波消化方法显示不完整的提取的催化剂金属出席高浓度(表1),但几乎完全萃取效率在低浓度(表元素杂质存在2和3碳纳米管)的测试。然而,对于NIST 1633 b参考材料,UD方法显示同等或更好的复苏比报道美国环保署方法305135以来,UD方法比医学的方法包括减少步骤,它可能作为一种有效的半定量的方法筛选的目的。例如,UD方法用于确定问金属杂质的存在(表面擦拭样品)初步映射的调查问发布在一个制造工厂(15]。UD方法似乎从GW干扰更敏感比医学方法。同时,MD方法相比,UD方法的提取效率变化更大程度不同的碳质矩阵(各种碳纳米管和粉煤灰)。尽管如此,问萃取效率是一个参数,可以评估碳纳米管使用认证的参考材料,与其他实验室和抽样的不确定性的来源不容易约束(例如,重错误,空间和时间变化)。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

项目是由加拿大卫生部的化学物质管理计划纳米技术基金。内部审查Yong-Lai冯博士的评论和克里斯汀几何是感激地承认。

补充材料

引用

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