如何判断石墨烯的质量好坏 石墨烯的典型拉曼光谱图

作为近年来科学研究界的“宠儿”，石墨烯拥有独特的电学性能、力学性能、热性能、光学性能和高比表面积，应用前景广阔，由此，运用科学的技术和手段对于石墨烯进行精准检测分析，凸显其在基础研究中的价值并发挥重要作用。 昨天小编跟读者朋友们分享了AFM在石墨烯测试表征中的应用，石墨烯测试表征（一）原子力显微镜AFM测试在石墨烯中的应用。今天为大家介绍拉曼光谱表征石墨烯可以得到的信息。  

Raman光谱表征石墨烯的完美优势

对于石墨烯的研究者来说，确定其层数以及量化无序性是至关重要的。显微拉曼光谱恰好就是表征上述两种性能的标准理想分析工具。石墨烯的典型拉曼光谱图如图所示：

石墨烯的拉曼光谱由若干峰组成，主要为G峰，D峰以及G'峰。G峰是石墨烯的主要特征峰，是由sp2碳原子的面内振动引起的，它出现在1580cm-1附近，该峰能有效反映石墨烯的层数，但极易受应力影响。

G'峰，也被称为2D峰，是双声子共振二阶拉曼峰，用于表征石墨烯样品中碳原子的层间堆垛方式，它的出峰频率也受激光波长影响。举例来说，上图为514.5nm激光激发下单层石墨烯的典型拉曼光谱图。其对应的特征峰分别位于1582cm-1附近的G峰和位于2700cm-1左右的G'峰，如果石墨烯的边缘较多或者含有缺陷，还会出现位于1350cm-1左右的D峰，以及位于1620cm-1附近的D'峰。单层石墨烯的G'峰尖锐而对称，并具有完美的单洛伦兹峰型。单层石墨烯的G'峰强度大于G峰，且随着层数的增加，G'峰的半峰宽逐渐增大且向高波数位移(蓝移) 。  

如何判断石墨烯的质量？

拉曼光谱在表征石墨烯材料的缺陷方面具有独特的优势，对于含有缺陷的石墨烯样品或者在石墨烯的边缘处，还会出现位于1350 cm－1左右的缺陷D峰，以及位于1620 cm－1附近的D'峰。一般用D峰与G峰的强度比(ID/IG)以及G峰的半峰宽来表征石墨烯中的缺陷密度。    

由于石墨烯的带隙为零，通过化学修饰在sp2碳上引入sp3碳缺陷是人们打开石墨烯带隙的重要方法之一，因而D峰也是衡量其化学修饰程度的一个重要的指标。另外，石墨烯的层间堆垛方式、所处的环境温度、应力作用以及基底效应也会反映在其拉曼光谱特征峰的变化上。

Raman峰形能反映更多信息

对于sp2碳材料，除了其典型的拉曼D峰、G峰和G'峰，还有一些其他的二阶拉曼散射峰。大量的研究表明石墨烯含有一些二阶的和频与倍频拉曼峰，这些拉曼信号由于其强度较弱而容易被忽略。在1650～2300cm－1频率范围内，这些和频与倍频拉曼特征峰的峰位、峰型和强度对其层数和层间堆垛方式均具有很强的依赖性。

  通过对这些弱信号的拉曼光谱进行分析，可以很好地对石墨烯中的电子-电子、电子-声子相互作用及其拉曼散射过程进行系统的研究。  

材料与器件检测技术中心拉曼光谱仪

 

材料与器件检测技术中心的原位显微激光共聚焦拉曼光谱仪，其型号为HORIBA HR800，并配置有四个波长分别为 325、532、633、785nm的激光器，拉曼位移范围为100-4000cm-1,可以对固体、粉末、液体样品进行无损化直接测试，并可对样品点、线、面进行逐点扫描。适用于各种材料、薄膜的结构分析，并进行成分表面分布及其深度分布变化研究，还可以做原位变温、原位电催化、电池原位测试。

中心CNAS认可石墨烯测试项目

清华SIGS材料与器件检测技术中心凭借专业规范的实验室管理及标准的实验技术能力，中心检测项目已有四百余项获得中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可。其中，关于石墨烯的检测能力，获得CNAS认可项目如下所列，欢迎有需要的客户朋友联系我们送样测试。

编辑：黄飞