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你知道石墨烯檢測方法有哪些嗎?

隨著科技的飛速發展,石墨烯的制備方法多種多樣,但每種制備方法生產的石墨烯品質千差萬別,因此區分不同石墨烯及其不同性質,進而在石墨烯的應用方向對其加以區分,充分發揮不同的石墨烯的特殊性能,也是一種合理利用石墨烯的方法。


目前,石墨烯的檢測儀器主要分為圖像類和圖譜類,圖像類以光學顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)為主,而圖譜類則以拉曼光譜(Raman)、紅外光譜(IR)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、紫外光譜(UV)為代表,每種檢測方法都有各自的優勢和局限性,接下來讓我們簡單了解三種檢測方法。




具體檢測方式


一、原子力顯微鏡(AFM)

AFM屬于掃描探針顯微鏡,可以十分準確的檢測到石墨烯細微的形貌和確切的厚度信息,它的微懸臂可以感應到針尖和樣品之間的相互作從而發生形變,然后由激光反射系統檢測懸臂彎曲形變,這樣就間接測量了針尖樣品間的作用力從而反映出樣品表面形貌。因此,這種方法主要檢測片層的厚度、表面起伏和臺階等形貌,以及層間高度差測量。


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但是它的局限性在于效率較低,而且因為在石墨烯的表面常會有一些吸附物存在,這會使所測出的石墨烯的厚度會略大于它的實際厚度。



二、拉曼光譜(Raman)

拉曼光譜作為檢測碳材料常用的、快速的、非破壞性和高分辨率的技術之一,對于石墨烯粉體材料的檢測也是不在話下,通過拉曼光譜我們可以判斷石墨烯的層數、缺陷等信息。


石墨烯粉體材料的拉曼光譜由很多峰組成,主要為G峰,D峰以及2D峰。G峰能反映石墨烯的層數特征,但其極易受石墨烯表面應力等因素的影響。D峰主要用于表征石墨烯產品中的結構缺陷或邊緣狀態。2D峰主要用于表征石墨烯產品中微觀碳原子的層間堆垛方式,它的出峰頻率也受激光波長影響。多層和單層石墨烯的電子色散不同,導致了拉曼光譜的明顯差異。


拉曼光譜在石墨烯層數檢測方面具有獨特的優勢,完美的單洛倫茲峰型的二階拉曼峰(G'峰)是判定單層石墨烯簡單而有效的方法。



三、X射線衍射(XRD)

X射線衍射,它主要用于表征石墨烯材料的二維晶體結構、石墨烯的晶面間距和晶格參數等。同時XRD可對石墨烯粉體的還原程度和缺陷情況進行半定量的分析評價。


雖然通過不同方法制備的石墨烯的XRD圖譜有所差異,但是它可以作為一種輔助手段對石墨烯的結構進行表征。


通過多種方法綜合測量,可以十分精確地測量石墨烯的層數、純度、缺陷等相關數值。同時,隨著石墨烯研究越發火熱,未來會有更多的石墨烯測量方法出現,相關的測試結果分析標準也會更加完善和具體,讓不同的石墨烯能夠高質量地應用到不同領域,為生產和生活創造多的可能性和驅動力。



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