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导语

单壁碳纳米管是结构最简单的碳纳米管，具有独特的电学、光学和机械性能。在微电子器件和纳米复合材料等领域具有广阔的应用前景。单壁碳纳米管的拉曼光谱具有数个特征峰，可用于定量或定性表征单壁碳纳米管样品的直径、导电性、无序度与缺陷等。

光谱电化学是一种多响应技术，可以在单个实验中同时提供电化学和光谱信息。下面我们来看看使用瑞士万通SPELEC RAMAN表征不同电位下的单壁碳纳米管的情况。

SPELEC RAMAN和经单壁碳纳米管修饰的丝网印刷电极（SPE）

实验与方法

我们首先使用带有785nm激光的SPELEC RAMAN表征单壁碳纳米管(DRP-110SWCNT)。

图1 DRP-110SWCNT的拉曼光谱图

通过图1我们可以清晰的看到四个主要的谱带，分别是：径向呼吸模(RBM)、D模、G模和G’模。其中RBM位于(120~300)cm-1之间，主要提供纳米管的尺寸信息，两者之间的关系遵循以下公式：

其中A(nm cm-1)和B(cm-1)通常为半经验值，分别为(220~230)nm cm-1和(10~20)cm-1。我们根据图1中关于RBM的插图，可以计算出其直径为别为1.55nm、1.19nm、1.07nm、和0.92nm。

接下来，我们为研究体系施加电化学信号，表征不同电位下的光谱图。我们由0.00V至+1.00V分别正向和反向扫描，图2展示了G模在不同电位下的变化。

图2 0.00V至+1.00V不同电位下G模的拉曼谱图

通过图2我们可以发现，0.00V至+1.00V的电位范围下，G模的拉曼强度会有比较明显的变化，且反向扫描后的强度可以返回到初始强度值，但G模的位置并未发生变化。

随着电位的继续加大，直至+1.80V，我们又得到下图。图3展示了G模在更宽的电位变化下的拉曼谱图。

图3 0.00V至+1.80V不同电位下G模的拉曼谱图

随着电位的继续加大，我们发现G模在反向扫描后无法回复到初始值，且发生了位移。通常，我们会用ID/IG的比值来评价碳纳米管的缺陷程度。上述实验表明了ID/IG的比值会随着正电位的变化而变化。结果说明单壁碳纳米管在+1.80V时会比+1.00V产生更多的缺陷。

图4 不同电位下ID/IG的比值

结论

由于拉曼信号的共振增强，拉曼光谱法是表征单壁碳纳米管的ZJ方法之一。此外，光谱电化学是研究动态系统的有力技术。拉曼光谱法和电化学的结合为评估单壁碳纳米管的结构提供了重要的信息。

应用领域

材料表征

新材料开发

腐蚀研究

电池测试

瑞士万通SPELEC RAMAN是市场上shou台组合型电化学拉曼光谱仪。仪器内部集成了激光器、双恒电位/恒电流仪，以及一台光谱仪。为您的交叉学科研究提供强有力的分析手段。

单壁碳纳米管（SWCNTs）具备优异的电荷传输性能、良好的溶液加工性和高柔性、优异的力学性能、较高的导热性能、优异的机械稳定性和化学稳定性，在电子器件和光电子器件应用广泛，如透明导电膜电极、薄膜晶体管、逻辑电路、柔性可穿戴电子器件、化学与生物传感器、超级电容器与太阳能电池等。以SWCNTs作为有源层材料所制备的薄膜晶体管电学性能优异、特征尺寸更小、稳定性好、散热更快、运行频率更高，表现出优异的器件性能及极大的应用发展潜力。

  由于聚合物存在分子量多分散性和分子结构不明确的特点，且聚合物的分子量对单壁碳纳米管的分散和分离有较大影响，使选择分离的单壁碳纳米管在器件应用中易于出现批次性差异，在一定程度上限制了其实际应用。有机小分子不存在批次间重复性差的问题，但有机小分子材料分子量较小，有机小分子与单壁碳纳米管之间的π-π相互作用较弱，导致有机小分子分散的单壁碳纳米管墨水的储存稳定性较差。为了实现单壁碳纳米管的稳定分散，往往需要使用大量的分散剂，而大量分散剂的引入对于后续器件性能有一定影响。