|
簡(jiǎn)體中文|
English| 發(fā)布日期：2019-04-16 |
引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)材料的要求也越來(lái)越高，改進(jìn)現(xiàn)有材料與制備新型高性能材料也成了科學(xué)家們的主要任務(wù)，因此需要將先進(jìn)的測(cè)試方法不斷地應(yīng)用到各種材料深層次的研究上，以便對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)分析，進(jìn)而對(duì)材料的性能進(jìn)行提升。先進(jìn)的測(cè)試方法對(duì)材料科學(xué)的研究至關(guān)重要，而激光拉曼光譜技術(shù)作為一種新興的檢測(cè)方法，在推動(dòng)材料科學(xué)的進(jìn)步也將發(fā)揮著重要作用。
應(yīng)用
拉曼光譜在石墨烯結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用
石墨烯是sp2碳原子緊密堆積形成的六邊形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的二維原子晶體，具有超高的電導(dǎo)率與熱導(dǎo)率、巨大的理論比表面積、極高的楊氏模量與抗拉強(qiáng)度，是碳材料家族的一顆新星，可望在微納電子器件、光電檢測(cè)、轉(zhuǎn)換材料，復(fù)合材料等諸多領(lǐng)域等到廣泛應(yīng)用。自石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，拉曼光譜技術(shù)由于其快速無(wú)損、分辨率較高成為石墨烯研究領(lǐng)域的重中之重的研究方法。
對(duì)不同層數(shù)的石墨烯用拉曼光譜檢測(cè)，如圖1
圖1 不同層數(shù)石墨烯的拉曼譜圖
在石墨烯中，如果存在缺陷就會(huì)在拉曼譜圖上出現(xiàn)D峰，使用G峰與D峰的強(qiáng)度比來(lái)定義缺陷程度。如圖2
圖2 D峰與G峰的強(qiáng)度比ID/IG
從拉曼光譜可知，不同層數(shù)的G峰強(qiáng)度存在線(xiàn)性相關(guān)，D峰與G峰的強(qiáng)度比也存在一定的相關(guān)性，拉曼光譜技術(shù)可用來(lái)表征石墨烯的層數(shù)和缺陷。
對(duì)兩種不同堆垛方式的石墨烯進(jìn)行拉曼光譜檢測(cè)，如圖3
（a）G峰對(duì)比 （b）G'峰對(duì)比
圖3 對(duì)ABC，ABA兩種不同堆垛方式的G峰與G'峰的拉曼光譜
由圖可知，不同堆垛方式的石墨烯在G峰和G'峰存在差異，拉曼光譜可對(duì)石墨烯不同堆垛方式進(jìn)行鑒別。
在石墨烯表征中，拉曼光譜發(fā)揮的作用遠(yuǎn)不止這些，還可對(duì)其邊緣手性、摻雜、溫度與壓力的影響等進(jìn)行檢測(cè)，在石墨烯研究中扮演著重要作用。
在不同激發(fā)波長(zhǎng)下的單壁碳納米管的拉曼光譜研究
自單壁碳納米管被合成出來(lái)以后，由于其具有奇特的物理性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景，得到了人們的廣泛關(guān)注。而拉曼光譜是研究單壁碳納米管的有力手段之一，對(duì)于了解碳納米管的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)具有重要的意義。
分別使用457.5nm，632.8nm的激發(fā)波長(zhǎng)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，457.5nm，632.8nm分別對(duì)應(yīng)正常拉曼光譜和共振拉曼光譜。徑向呼吸模位于低頻區(qū)160cm-1附近，是單壁碳納米管的振動(dòng)模，可用來(lái)判斷是否有單壁碳納米管及其直徑。此實(shí)驗(yàn)根據(jù)不同波長(zhǎng)下的徑向呼吸模頻移來(lái)獲得直徑分布范圍。如圖4
圖4 不同波長(zhǎng)下的拉曼譜圖（A為457.5nm，B為632.8nm）
可知457.5nm波長(zhǎng)下的164cm-1為徑向呼吸模，由徑向呼吸模的頻移與直徑的關(guān)系1532584905695235.png可推測(cè)出直徑范圍。
目前拉曼光譜已應(yīng)用于材料科學(xué)的研究，已有大量科研人員使用拉曼光譜來(lái)對(duì)材料的微納結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，由于快速，無(wú)損，靈敏度高等特點(diǎn)，拉曼光譜在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)隨著技術(shù)和設(shè)備越來(lái)越廣泛，并將會(huì)對(duì)新型材料的研究起著重大作用。
參考文獻(xiàn)：
拉曼光譜在石墨烯結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用， 吳娟霞等
在不同激發(fā)波長(zhǎng)下的單壁碳納米管的拉曼光譜研究，陳林濤等
