【干货分享】实用的石墨烯层数表征检测方式
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,凭借其特殊的晶体结构性能引起了科学界的广泛关注和研究,是迄今为止发现的Z薄的二维材料。由于石墨烯具有优异的导电性能、导热性能和力学性能,故其在传感器、聚合物纳米复合材料、光电功能材料、药物控制释放等领域表现出众多潜在的石墨烯应用前景。
提到石墨烯就不得不提的一个词,那就是“层数”,如果你买过或正在研究石墨烯你会发现你Z关注的也是层数。单层石墨烯(Graphene):指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。双层石墨烯(Bilayer or double-layers graphene):指由两层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛、AA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。少层石墨烯(Few layers):指由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛,ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。石墨(Graphite):C层数超过 10 层。
拉曼光谱检测作为Z常用的石墨烯表征手段之一,能够快速、无损、有效的分辨出石墨烯的层数。由于石墨烯的单层厚度在原子量级,这就要求拉曼光谱设备必须要具有很高的空间分辨率,并且打在样品表面上的激光光斑直径要尽可能的小。如海的MR-3CHANNEL微区拉曼光谱仪可以满足上面的两点要求,完全可用于石墨烯的表征。
图1石墨烯样品测试场景
下图为显微镜下的三个石墨烯样品(SiO2/Si基底),分别为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯。
图2 (a)单层石墨烯 (b)双层石墨烯 (c)少层石墨烯
532nm拉曼模块测试结果如下图所示:
图2 不同层数石墨烯拉曼光谱
结果表明,单层石墨烯的G'(2D)峰强度大于G峰,并具有完美的单洛伦兹峰型,随着层数的增加, G'(2D)峰半峰宽增大且向高波数位移 ,这是因为G'(2D)峰产生于一个双声子双共振过程,与石墨烯的能带结构紧密相关,与此同时G峰、G'(2D)峰的强度比随着层数的增加而发生变化,为石墨烯层数的判断提供依据。
仪器推荐
MR-3CHANNEL微区拉曼光谱仪
产品简介
MR-3CHANNELS系列微区拉曼光谱仪是一款可以对样品进行目镜观察、相机成像、拉曼光谱检测以及拉曼光谱成像等功能的集成化拉曼光谱仪。仪器由拉曼光谱仪、拉曼共焦模块、金相显微镜等模块构成,其中光谱模块可以选择785nm、532nm、633nm、830nm、1064nm等不同激发波长,且可搭配不同性能,如非制冷、制冷型、深度制冷型的光谱仪,以满足客户对不同样品、检测精度的不同需求。MR-3CHANNEL拥有三个外接通道,可以同时插入三个不同波长的拉曼光谱仪检测模块,并且可在软件上进行不同光谱仪间的切换,即可实现多波长拉曼的快速自动检测,目前仪器可支持785nm、532nm、633nm、830nm、1064nm等多个波长。若选配自动平台,MR系列还可以实现自动点扫描进行高光谱成像。
产品特点
三通道激发:多种激发波长快速切换
检测速度快:能够快速得到样品的微观结构与拉曼光谱信息
软件功能全面:自动聚焦、谱图叠加,明场图像拼接以及mapping图像显示
光谱性能优异:仪器的重现性、灵敏度、分辨率等性能优异
支持定制拉曼三通道模块,适配已有显微镜
灵活便携:即插即用,可根据样品状态调整
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