你知道石墨烯检测方法有哪些吗?

随着科技的飞速发展,石墨烯的制备方法多种多样,但每种制备方法生产的石墨烯品质千差万别,因此区分不同石墨烯及其不同性质,进而在石墨烯的应用方向对其加以区分,充分发挥不同的石墨烯的特殊性能,也是一种合理利用石墨烯的方法。


目前,石墨烯的检测仪器主要分为图像类和图谱类,图像类以光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)为主,而图谱类则以拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外光谱(UV)为代表,每种检测方法都有各自的优势和局限性,接下来让我们简单了解三种检测方法。




具体检测方式


一、原子力显微镜(AFM)

AFM属于扫描探针显微镜,可以十分准确的检测到石墨烯细微的形貌和确切的厚度信息,它的微悬臂可以感应到针尖和样品之间的相互作从而发生形变,然后由激光反射系统检测悬臂弯曲形变,这样就间接测量了针尖样品间的作用力从而反映出样品表面形貌。因此,这种方法主要检测片层的厚度、表面起伏和台阶等形貌,以及层间高度差测量。


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但是它的局限性在于效率较低,而且因为在石墨烯的表面常会有一些吸附物存在,这会使所测出的石墨烯的厚度会略大于它的实际厚度。



二、拉曼光谱(Raman)

拉曼光谱作为检测碳材料常用的、快速的、非破坏性和高分辨率的技术之一,对于石墨烯粉体材料的检测也是不在话下,通过拉曼光谱我们可以判断石墨烯的层数、缺陷等信息。


石墨烯粉体材料的拉曼光谱由很多峰组成,主要为G峰,D峰以及2D峰。G峰能反映石墨烯的层数特征,但其极易受石墨烯表面应力等因素的影响。D峰主要用于表征石墨烯产品中的结构缺陷或边缘状态。2D峰主要用于表征石墨烯产品中微观碳原子的层间堆垛方式,它的出峰频率也受激光波长影响。多层和单层石墨烯的电子色散不同,导致了拉曼光谱的明显差异。


拉曼光谱在石墨烯层数检测方面具有独特的优势,完美的单洛伦兹峰型的二阶拉曼峰(G'峰)是判定单层石墨烯简单而有效的方法。



三、X射线衍射(XRD)

X射线衍射,它主要用于表征石墨烯材料的二维晶体结构、石墨烯的晶面间距和晶格参数等。同时XRD可对石墨烯粉体的还原程度和缺陷情况进行半定量的分析评价。


虽然通过不同方法制备的石墨烯的XRD图谱有所差异,但是它可以作为一种辅助手段对石墨烯的结构进行表征。


通过多种方法综合测量,可以十分精确地测量石墨烯的层数、纯度、缺陷等相关数值。同时,随着石墨烯研究越发火热,未来会有更多的石墨烯测量方法出现,相关的测试结果分析标准也会更加完善和具体,让不同的石墨烯能够高质量地应用到不同领域,为生产和生活创造多的可能性和驱动力。



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