發(fā)布日期：2025-05-24 18:27:12 碳材料在儲(chǔ)氫、半導(dǎo)體器件、鋰電池、催化劑載體等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)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(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，成為了中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)乃至制造業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)的突破口。據(jù)預(yù)計(jì)，未來(lái)中國(guó)碳材料市場(chǎng)銷(xiāo)量將保持高增長(zhǎng)趨勢(shì)，結(jié)合中國(guó)動(dòng)力電池協(xié)會(huì)發(fā)布的鋰電池產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來(lái)市場(chǎng)年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)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(duì)于材料性能研究至關(guān)重要。傳統(tǒng)掃描電鏡系統(tǒng)能給出材料形貌信息，EDS可以對(duì)材料微區(qū)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(zhǎng)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(dāng)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(shù)、層堆疊方式、應(yīng)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(yàn)手段，被廣泛地應(yīng)用在碳材料的實(shí)驗(yàn)中。拉曼光譜的主要信息來(lái)自拉曼特征峰，蘊(yùn)含很多信息，包括峰位、峰強(qiáng)、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(yīng)用案例，下圖為實(shí)驗(yàn)人員使用RS3100光學(xué)探頭測(cè)試了添加不同含量增強(qiáng)劑的片狀樣品A、B、C。
圖1 測(cè)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(duì)應(yīng)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(xiàn)位于1355cm-1左右的D峰。對(duì)A、B、C三款樣品，測(cè)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(nèi)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(jié)果表明，可以通過(guò)鑒知技術(shù)RS3100科研型拉曼光譜儀對(duì)石墨烯、碳納米管、碳復(fù)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(jié)構(gòu)信息的表征，碳材料特征拉曼峰位所對(duì)應(yīng)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(nèi)鍵的伸縮振動(dòng)模，與石墨化程度有關(guān)；其峰寬與峰強(qiáng)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(shù)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(qū)的邊界振動(dòng)模，用于缺陷表征。
碳材料的D帶和G帶強(qiáng)度比（ID/IG）ID/IG的比值通常與結(jié)構(gòu)混亂程度和缺陷數(shù)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?qū)訑?shù)）。
參考文獻(xiàn)
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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(cè)設(shè)備，可快速無(wú)損地對(duì)化學(xué)品進(jìn)行分析，具有高靈敏度、高信噪比、低熒光、高穩(wěn)定性等優(yōu)異的性能。
RS3100拉曼光譜儀采用532 nm波長(zhǎng)激發(fā)，內(nèi)置透射光柵光譜儀，和-80 ℃深度制冷科研型相機(jī)，并采用多芯光纖收集方案，具有極高的靈敏度，可充分滿足化學(xué)分析、材料研究等領(lǐng)域的檢測(cè)需求。
2.產(chǎn)品特點(diǎn)
高通量、低噪聲：配備高通量設(shè)計(jì)的透射式光柵光譜儀
信噪比高：-80℃科研深度制冷相機(jī)，高靈敏度、低噪聲
穩(wěn)定性高：內(nèi)置小型抗振平臺(tái)，有效保護(hù)光路
軟件強(qiáng)大：具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)平滑、降噪、差譜、比對(duì)、定量分析方法建立等豐富功能
多功能檢測(cè)附件：配備固體套筒、液體套筒、密閉檢測(cè)倉(cāng)等可適用于固體、粉末、液體等多種不同形態(tài)樣品的檢測(cè)
