用拉曼光谱分析仪表征碳纳米材料欧洲杯足球竞彩

碳纳米材料由一系列碳同欧洲杯足球竞彩素异形体组成，包括碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯和石墨烯氧化物，由于每个同素异形体的独特结构，每种材料在机械强度、导电性和导热性方面都显示出独特的性能。石墨烯是一种由碳原子六角形晶格构成的二维材料。石墨是由单层石墨烯堆叠而成。石墨烯的超导性、优异的导热性和强度使其成为极具吸引力的材料，可作为电池和存储芯片的导体^［1］．氧化石墨烯是石墨烯的一种替代形式，由于其可溶于水，可用于淡化水和消除放射性同位素^［2］．碳纳米管是由石墨烯薄片制成的壁管，通过添加不同的官能团，在燃料电池中潜在地生产高比表面积催化剂，引起了工业界的极大兴趣^［3］．碳纳米管分为单壁和多壁两种。碳纳米纤维是碳纳米管和炭黑的结合，因其柔韧性和耐久性在建筑材料中得到了应用欧洲杯足球竞彩^［4］．

炭黑(非晶)

石墨

单层石墨烯

碳纳米管

自2004年发现石墨烯以来，石墨烯被广泛誉为“神奇材料”，如今已进入工业制造时代。德勤2016年关于石墨烯行业的全球预测报告预测，全球石墨烯市场价值仅在数千万美元左右^［5］，但目前用于石墨烯研发的资金可能高达数亿美元。这些碳纳米材料的潜力可能还要几十年才能完全实现;欧洲杯足球竞彩然而，从中期来看，石墨烯可能会被整合到价值数十亿美元的产品中。

石墨烯可以通过不同的工艺生产^［6］: 1)机械剥离，一般规模较小;2)化学气相沉积(CVD)，规模较大，设备昂贵，成本高;2020欧洲杯下注官网3)氧化石墨烯的脱落和还原。氧化石墨烯是通过石墨粉大规模氧化产生的，但会导致广泛的缺陷。对于石墨烯的大规模生产，一个至关重要的问题是:如何快速、简便地表征石墨烯和其他碳纳米材料的质量，以监测和控制生产过程。欧洲杯足球竞彩

近年来，由于拉曼光谱能够从分子振动的角度表征材料，因此在碳纳米材料研究领域得到了广泛的应用。欧洲杯足球竞彩碳纳米材料的拉曼光谱一般有三个主要波段:d波段、G波段和2d波段欧洲杯足球竞彩(也称为G’-波段)。这些纳米材料的光谱虽然简单，但通过峰的形状、峰的位置和峰的强度可以了解它们的微观结构欧洲杯足球竞彩和质量。g波段出现在1582厘米左右^-1表示石墨烯平面sp²振动模式，它是材料结晶度的标志。无序石墨烯材料中可见g带的色散，且色散与无序程度成正比。欧洲杯足球竞彩d波段在1350厘米左右^-1是由于靠近微晶结构边缘的结构紊乱，降低了结构的对称性。两个波段的拉曼峰强度比为I_D/我_G，可用于表征材料的病症水平欧洲杯足球竞彩^［7］．2d波段出现在2700厘米左右^-1取决于激光激发的波长并与石墨烯层的数量有关^［3］．

图1显示了单层石墨烯(红色痕迹)、单晶石墨(绿色痕迹)、碳纳米管(黑色痕迹)和碳黑粉(蓝色痕迹)的拉曼光谱。二维波段的尖锐、对称单峰是石墨烯的特征。石墨光谱显示出高水平的有序，因此结晶度的特征是著名的g带和缺乏d带。由于石墨是由多层单层石墨烯组成的，因此石墨光谱中的2d波段比石墨烯的2d波段更大，也更不对称，这意味着多个声子模式的多个组分。碳纳米管具有独特的g波段特征。由于石墨烯层在形成纳米管过程中的曲率和限制，MWNT的G带是不对称的，SWNT的G带更有可能分离为两个带——G带和G+^［7］．含有最低结晶度水平的炭黑的光谱呈现出强大的D带和宽的G频段，高于I_D/我_G比例，表示结构紊乱。

图1所示。石墨烯（红色），碳纳米管（黑色），石墨（绿色）和炭黑（蓝色）的拉曼光谱

拉曼光谱提供了关于石墨烯、石墨、炭黑和其他碳纳米材料特性的完整信息。欧洲杯足球竞彩尽管共焦拉曼显微镜可以提供高分辨率的表征碳纳米材料,这种仪器的高成本结合监测数据解释和复杂的操作是不够的在大规模生产环境中,快速和简单的分析工具是必要的。欧洲杯足球竞彩本研究采用高通量便携式拉曼分析仪对三种材料进行表征:碳纳米纤维、炭黑和石墨烯粉末涂层片。欧洲杯足球竞彩这种快速分析可以作为石墨烯和其他碳纳米材料的在线或在线方法，用于过程监测、材料表征和产品质量控制。欧洲杯足球竞彩

实验

的高通量黑与白的Tek i-Raman^®PRO HT.(图2)在532 nm的激光激励下，通过光纤取样探头对所有样品进行测量。该i-Raman Pro HT采用高通量拉曼光谱仪与背薄CCD te冷却至-25°C。粉末状的材料不需要显微镜。欧洲杯足球竞彩带有可调节的探头支架XYZ.工作台被用来支撑光纤探头在一个铝制平底锅上，其中包含给定的碳样品。利用z焦点来提高探针与样品的工作距离。

图2。用于碳纳米材料分析的i-Raman Pro HT装置(不包括附件)欧洲杯足球竞彩

BWSPEC软件被用于编程峰值强度和比率，数据收集和光谱处理的计算。BWSPEC使用户能够在实时配置分析参数并在线执行在线实验。还可以执行离线批处理。该软件可以计算和监视多达六个变量，结果在控制图中展出并同时列表。

的I-Raman Pro HT用于分析三种类型的碳纳米材料：涂有石墨烯粉末，炭黑粉末和碳纳米纤维的片材。欧洲杯足球竞彩使用60秒的整合时间为35mM的激光功率用于为涂有石墨烯粉末的所有片材获取拉曼光谱。对于炭黑粉末和碳纳米纤维样品，与〜21mW的激光功率一起使用90秒的整合时间。对于每个样品，收集三个光谱。自适应迭代重新重复惩罚最小二乘（AirPLS）背景校正用于所有收集的光谱，以消除在光谱中存在的任何荧光背景。此外，窗口大小为2的Savitzky-Golay平滑算法应用于所有光谱。

测试结果

石墨烯粉末

分析了6张涂有石墨烯粉末的薄片。所有石墨烯样品的手动偏移代表性光谱如图3所示。所有样品光谱均能看到d波段、2d波段和g波段。石墨烯#6呈现出最弱的2d带和最强烈的D带，此外在1620厘米处还有一个突出的D'带^-1这与缺陷石墨烯是一致的^［8］．在g波段的位置也发现了一个小的移动。这一信息指出，在所有样品中，石墨烯#6无序度最高，因此石墨烯特性最低。

图3。六种石墨烯样品的拉曼光谱

BWSPEC软件被编程，使其可以自动计算我_D/我_G每个测量值。计算出的G和d波段的峰值强度和强度比如表1所示。

表1。计算d波段高度，g波段高度，和我_D/我_G对于所有石墨烯样品

样本	我D	我G	我D/我G
1	216.2524	2851.3339.	0.0758
2	184.2049	2898.9823	0.0635
3.	210.1374	3067.5027	0.0685
4	449.2745	2987.0646	0.1504
5	188.0537	2101.317	0.0895
6	957.5563	2052.6019	0.4665

在具有石墨烯＃4和石墨烯＃5的石墨烯样品中看到G波段分散体，彼此具有明显的差异（图4），其计算出用于样品＃4和＃5的半最大（FWHM）的G波段全宽。如图5所示，来自样品的所有2D带是不对称的石墨烯粉末的特征。可以观察到所有2D带中的强度和形状的一些重要差异。Graphene＃5具有最定义的2D频段。这进一步表明，与＃1，＃2和＃3样品类似，石墨烯＃5具有高水平的结晶度，更少的石墨烯层，较少的病症。

图4。Grabene for Graphene＃4（橙色）和＃5（绿色），标记为fwhms

图5。石墨烯样品#1至#6的2D波段

碳纳米纤维和炭黑

分析了四种炭黑样品和两个碳纳米纤维样品。对于每个样品，收集三个光谱。每个样品的手动偏移代表光谱如图6所示。四个炭黑样本表现出典型的炭黑拉曼签名，其含有G和D带但不是2D波段。两种碳纳米纤维样品表现出突出的D频带，展示了高水平的病症。碳纳米纤维光谱中的G频带也显示出一些不对称性，这可以通过在形成纳米管时由石墨烯层的曲率引起的G波段的略微分裂来源于纳米管。

图6。两个碳纳米纤维样品和四个炭黑样品的拉曼光谱

BWSPEC软件被用来自动计算我_D/我_G收集光谱的值。计算我_D/我_G两种碳纳米纤维样品和四种炭黑样品的峰值强度比如表2所示。平均我_D/我_G在0.4706中，碳纳米纤维2号样品的有序度最高，而碳纳米纤维1号样品的无序度特别高，有一个平均值我_D/我_G1.3654。

表2。d波段和g波段的平均计算峰值强度比

碳的类型	平均峰值比(n=3)
炭黑1	0.7667
炭黑2	0.7294
炭黑3	0.5557
炭黑4	0.5745
碳纳米纤维1	1.3654
碳纳米河2	0.4706

值得注意的是，为两个炭黑样本获得的拉曼光谱（图7）显示在〜213厘米处的两个峰^-1和280厘米^-1和Fe是一致的₂O_3.赤铁矿。众所周知，在制造过程中，纳米纤维样品中可能有高达10%的残余铁含量。两个赤铁矿带明显地证实了氧化铁的存在。

图7。赤铁矿铁的拉曼峰₂O_3.

结论

虽然简单，但碳纳米材料的拉曼光谱可以提供大量的信息来表征材料，包括石墨烯、碳纳米管、石墨和炭黑。欧洲杯足球竞彩的I-Raman Pro HT来自B＆W Tek可以迅速表征碳纳米材料，并揭示有关诸如疾病水平和样品结晶水平的重要信息。欧洲杯足球竞彩BWSPEC采集软件可以被编程为自动计算不同的参数，例如G＆D波强度比和带FWHM。石墨烯生产商可以轻松使用分析来实现材料表征，过程监控和产品质量控制的在线或串联测量。

参考资料及进一步阅读

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该信息已从B&W Tek提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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