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材料表征與檢測領(lǐng)域的拉曼光譜應(yīng)用

更新時(shí)間:2018-10-22      點(diǎn)擊次數(shù):3799

隨著科學(xué)技技的發(fā)展,人們對材料的要求也越來越高,改進(jìn)現(xiàn)有材料與制備**高性能材料也成了科學(xué)家們的主要任務(wù),因此需要將**的研究、測試方法不斷地應(yīng)用到各種材料深層次的研究上,以便對材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測分析,進(jìn)而對材料的性能進(jìn)行提升。**的研究、測試方法對材料科學(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。

 

 

拉曼光譜儀在石墨烯結(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、*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、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,拉曼光譜技術(shù)由于其快速無損、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。

對不同層數(shù)的石墨烯用拉曼光譜檢測,如圖1

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)度比來定義缺陷程度。如圖2

 

 圖1 不同層數(shù)石墨烯的拉曼譜圖                        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)可用來表征石墨烯的層數(shù)和缺陷。

對兩種不同堆垛方式的石墨烯進(jìn)行拉曼光譜檢測,如圖3

                     (a)G峰對比                               (b)G'峰對比

                      圖3 對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,還可對其邊緣手性、摻雜、溫度與壓力的影響等進(jìn)行檢測,在石墨烯研究中扮演著重要作用。

 

在不同激發(fā)波長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)波長對其進(jìn)行檢測,457.5nm,632.8nm分別對應(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)不同波長下的徑向呼吸模頻移來獲得直徑分布范圍。如圖4

 

4 不同波長下的拉曼譜圖(A為457.5nm,B為632.8nm)

可知457.5nm波長下的164cm-1為徑向呼吸模,由徑向呼吸模的頻移與直徑的關(guān)系可推測出直徑范圍。

 

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對材料的微納結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,由于快速,無損,靈敏度高等特點(diǎn),拉曼光譜儀在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)隨著技術(shù)和設(shè)備越來越廣泛,并將會(huì)對**材料的研究起著重大作用。

                                                      △拉曼光譜儀

 

參考文獻(xiàn):

拉曼光譜儀在石墨烯結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用, 吳娟霞等

在不同激發(fā)波長下的單壁碳納米管的拉曼光譜研究,陳林濤等

 

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