發(fā)布日期：2024-03-26 10:19:14 碳材料在儲氫、半導體器件、鋰電池、催化劑載體等領(lǐng)域具有非常廣闊的應用前景。其中的碳納米管和石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從實(shí)驗室走向產(chǎn)業(yè)化，成為了中國新材料產(chǎn)業(yè)乃至制造業(yè)實(shí)現彎道超車(chē)的突破口。據預計，未來(lái)中國碳材料市場(chǎng)銷(xiāo)量將保持高增長(cháng)趨勢，結合中國動(dòng)力電池協(xié)會(huì )發(fā)布的鋰電池產(chǎn)業(yè)數據，預測未來(lái)市場(chǎng)年均復合增長(cháng)率將達到58%，2026年將突破90萬(wàn)噸，有望逼近100萬(wàn)噸大關(guān)。
碳材料的表征分析對于材料性能研究至關(guān)重要。傳統掃描電鏡系統能給出材料形貌信息，EDS可以對材料微區成分元素種類(lèi)與含量進(jìn)行分析，分子成鍵信息主要有紅外和拉曼光譜兩種方法表征，可反映碳材料電化學(xué)性能等關(guān)鍵信息。其中拉曼光譜更擅長(cháng)表征碳材料中C-C，C=C，C≡C，O-O，N≡N等無(wú)紅外活性的共價(jià)鍵類(lèi)型，因此成為當下更為常用的無(wú)損快速高分辨的分析技術(shù)。
拉曼光譜可以高效地表征碳材料的石墨烯層數、層堆疊方式、應變、邊界和無(wú)序度等信息，是一種極其有效且高精度的實(shí)驗手段，被廣泛地應用在碳材料的實(shí)驗中。拉曼光譜的主要信息來(lái)自拉曼特征峰，蘊含很多信息，包括峰位、峰強、半峰寬等。鑒知技術(shù)RS3100科研型拉曼光譜儀在碳材料樣品分析方面有許多實(shí)際應用案例，下圖為實(shí)驗人員使用RS3100光學(xué)探頭測試了添加不同含量增強劑的片狀樣品A、B、C。
圖1 測試場(chǎng)景圖
在532nm激光激發(fā)下，RS3100拉曼光譜儀采集到的單層石墨烯的典型拉曼光譜圖如下圖所示。其對應的特征峰分別位于1585 cm-1附近的G峰和位于2695 cm-1左右的2D峰，如果石墨烯的邊緣較多或者含有缺陷，還會(huì )出現位于1355cm-1左右的D峰。對A、B、C三款樣品，測量全譜段的原始拉曼光譜有峰高比的差異，A，B，C樣品差異內容為ID/IG=0.32，0.31，0.205。
圖2 RS3100采集的三種片狀碳材料樣品的拉曼光譜圖
結果表明，可以通過(guò)鑒知技術(shù)RS3100科研型拉曼光譜儀對石墨烯、碳納米管、碳復合材料等材料進(jìn)行表征。
在碳材料制備研究中使用拉曼光譜的主要目的是結構信息的表征，碳材料特征拉曼峰位所對應的一般性解釋如下[1,2]：
G峰：在1580 cm-1附近，歸屬于碳原子面內鍵的伸縮振動(dòng)模，與石墨化程度有關(guān)；其峰寬與峰強也與缺陷有關(guān)；峰位與碳材料形態(tài)也有一定關(guān)系，如在碳納米管中該峰會(huì )向低波數移動(dòng)。
D峰：在1350 cm-1附近，歸屬于無(wú)序誘發(fā)的六邊形布里淵區的邊界振動(dòng)模，用于缺陷表征。
碳材料的D帶和G帶強度比（ID/IG）ID/IG的比值通常與結構混亂程度和缺陷數量有關(guān)，比值越高，說(shuō)明鍵合無(wú)序、空位和缺陷越多，越有利于電化學(xué)性能的提高。
2D峰（也被稱(chēng)為G’峰）：在2680 cm-1附近，用于表征石墨烯樣品中碳原子的層間堆垛方式（或層數）。
參考文獻
[1] 李杰. 碳基電極材料的可控制備及其電化學(xué)儲能應用研究[D]. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2022.DOI:10.27517/d.cnki.gzkju.2022.000367
[2] 辛伍紅. 碳材料拉曼測試中激發(fā)光能量的選擇[J]. 化工時(shí)刊, 2020,34(06):1-4.DOI:10.16597/j.cnki.issn.1002-154x.2020.06.001
1.產(chǎn)品介紹
北京鑒知技術(shù)有限公司RS3100科研型拉曼光譜儀是一款高性能的檢測設備，可快速無(wú)損地對化學(xué)品進(jìn)行分析，具有高靈敏度、高信噪比、低熒光、高穩定性等優(yōu)異的性能。
RS3100拉曼光譜儀采用532 nm波長(cháng)激發(fā)，內置透射光柵光譜儀，和-80 ℃深度制冷科研型相機，并采用多芯光纖收集方案，具有極高的靈敏度，可充分滿(mǎn)足化學(xué)分析、材料研究等領(lǐng)域的檢測需求。
2.產(chǎn)品特點(diǎn)
高通量、低噪聲：配備高通量設計的透射式光柵光譜儀
信噪比高：-80℃科研深度制冷相機，高靈敏度、低噪聲
穩定性高：內置小型抗振平臺，有效保護光路
軟件強大：具備數據采集、數據平滑、降噪、差譜、比對、定量分析方法建立等豐富功能
多功能檢測附件：配備固體套筒、液體套筒、密閉檢測倉等可適用于固體、粉末、液體等多種不同形態(tài)樣品的檢測
