碳材料拉曼光谱表征介绍

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1、碳材料拉曼光谱表征与分析介绍人：张衍亮yanliang.zhang@thermofisher内容简介•拉曼光谱原理介绍•碳材料的拉曼光谱信息•拉曼测量过程2拉曼光谱原理~~~~~~~~~~~~~~~V=虚激发态激光拉曼散射V=1瑞利散射基发激光瑞利散射V=0(滤除)拉曼散射(非弹性散射)BlockingFilter2000180016001400120010008006004002000Ramanshift(cm-1)3拉曼光谱原理•表征共价键振动信息（化学键或者晶格振动）•对对称振动敏感，键角键能的轻微改变敏感•碳纳米材料由对称的碳-碳

2、共价键构成。这些材料的结构即使发生微小的变化，也可用拉曼光谱检测到，从而使拉曼光谱成为碳纳米材料表征的强大工具。RHHR4碳材料拉曼光谱信息首先，拉曼光谱可以区分不同物质分子具有相同四面体结构的金刚石、锗与单晶硅的拉曼光谱5碳材料拉曼光谱信息•拉曼光谱可以区分碳材料的同素异形体•D波段可能代表SP3键（四面体结构）或者杂化缺陷的SP2键(石墨稀边缘结构）•G波段代表SP2键（平面体结构）Gband–knownasthegraphiteDband–knownasortangentialbandthedisorder,defect,ordia

3、mondband.Silicon6其他形式的碳–纳米金刚石晶体•拉曼光谱对形态差异非常敏感•纳米金刚石的SP3键更多地位于表面SP3键轻微移动，伴随着新模式出现1620cm-1代表局限性的SP2缺陷模式500cm-1代表无定形SP37其他形式碳材料–类金刚石(DLC)•类金刚石同时包含SP2与SP3键8其他形式的碳材料–富勒烯1462cm-1,强，G波段，主要由SP2组成弱，D波段很多分立的SP2组成强，D波段，SP3干扰或者缺陷•拉曼光谱C60的分子结构比C70更有序9其他形式的碳材料–石墨稀石墨烯是包括石墨在内的多种重要碳材料的基本结

4、构单元：堆栈成三维石墨，卷曲成一维单壁碳管，零维富勒烯G'G10其他形式的碳材料–石墨稀GrapheneGraphiteGrapheneGraphite•G’波段：石墨稀只有一个次级结构•多层石墨有多重次级结构11其他形式的碳材料–石墨稀•G’波段线性依赖于石墨稀的厚度750700650600550500450Int400350MultiLayer30025020015010028002750270026502600600Ramanshift(cm-1)550500450400350IntThreeLayer300250200150100

5、5028002750270026502600600Ramanshift(cm-1)550500450400350Int300250TwoLayer2001501005028002750270026502600Ramanshift(cm-1)11001000900800700Int600OMNIC500400SingleLayer30020010028002750270026502600Ramanshift(cm-1)RamanSpectroscopySoftwareMildredS.Dresselhaus,*,AdoJorio,§Mari

6、oHofmann,†GeneDresselhaus,

7、andRiichiroSaito12NanoLett.,2010,10(3),pp751–758其他形式的碳材料–碳纳米管•单壁碳纳米管(SWCNT)•石墨稀卷曲形成的封闭结构GrapheneSWCNT•多壁碳管(MWCNT)13其他形式的碳材料–碳纳米管G'GDRBM•单壁碳管主要由SP2键组成，有些缺陷(D波段），并呈现许多新模式•呼吸模(RBM），与碳管伸缩振动有关系，表征碳管管径14其他形式的碳材料–碳纳米管15其他形式的碳材料–碳纳米管DiameterofDiameterof

8、tubeinisolatedtubeaggregatedbundlecm-1(nm)(nm)单壁碳管管径与拉曼呼吸模关系：504.963.90ω=A/(D+B)RBMt1002.482.13（ω=呼吸模拉曼峰位，D=管径RBMt1501.651.46（nm)，A，B为常量2001.241.112500.990.903500.710.654000.620.57G'GDRBM16其他形式的碳材料–碳纳米管Red–SemiconductingandMetallicMixBlue–SemiconductingonlyiTOLAMG•金属与半导体特

9、性•单壁碳管可呈现出金属与半导体特性，取决于卷曲碳管的石墨稀手性17其他形式的碳材料–碳纳米管•多壁碳管•不呈现呼吸模•D/G的强度比要比单壁碳管高GDRBM18拉曼测量：样品制备•样品通常可