“黑金”石墨烯如何快速鉴别？拉曼光谱仪实测对比全纪录

石墨烯被誉为“黑金”，轻得像空气，却又硬得像钢铁。和熟知的石墨棒、铅笔芯一样，石墨烯由碳原子组成。作为高端碳家族的新材料，石墨烯是电子产品材料绝佳选择，是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，可用于航空航天、军事高精尖领域，是名副其实的“新材料之王”。

石墨烯（Graphene）是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。2004 年, 英国曼彻斯特大学的 Geim 和 Novoselov 等使用胶带剥离技术, 才首次成功地制备出了单层石墨烯。

自石墨烯被发现以来, 拉曼光谱技术成为石墨烯研究领域中一项重中之重的实验手段。拉曼光谱是一种快速无损的表征材料晶体结构、电子能带结构、声子能量色散和电子-声子耦合的重要的技术手段。

拉曼光谱在石墨烯的层数表征方面具有独特的优势, 完美的拉曼峰是判定单层石墨烯简单而有效的方法, 而多层石墨烯由于电子能带结构发生裂分使其拉曼峰可以拟合为多个洛伦兹峰的叠加, 拉曼峰与石墨烯的电子能带结构密切相关。因此，拉曼光谱是测定石墨烯的掺杂类型和掺杂浓度的有效手段。

拉曼光谱基于石墨烯溶液实测全过程

根据客户要求，测试样品

测试对象：石墨烯溶液

测试目的：测试在一定条件下石墨烯溶液的拉曼谱图

测试工具：奥谱天成手持拉曼ATR6600和显微拉曼光谱仪ATR8300-532/633

检测流程：

将石墨烯溶液由塑料试剂管转移到玻璃样品瓶，用手持拉曼ATR6600尝试测试；

用滴管将石墨烯溶液吸出第一滴在基片上，尝试液体状态时用ATR8300-633测试；

石墨烯溶液干燥后又用ATR8300-633、ATR8300-532测试一次。

用ATR6600进行石墨烯溶液测试：激发时间1000ms，激光功率30mw

手持拉曼ATR6600石墨烯溶液拉曼谱图

测试结果分析：由ATR6600测试的拉曼谱图可以看出，特征峰在波长1300cm^-1，强度1000左右；1600cm^-1，强度750左右。分辨特征信号明显，可判断为石墨烯。

用ATR8300-633进行石墨烯溶液干燥前后测试

1、石墨烯溶液 激发时间10000ms 激发功率28mw 无基线校正

显微拉曼ATR8300-633石墨烯溶液拉曼谱图

2、干燥后的样品石墨烯 激发时间10000ms 激发功率28mw 无基线校正

显微拉曼ATR8300-633石墨烯干燥后拉曼谱图

测试结果分析：可以看到本次测试的拉曼谱图结果在1350cm^-1，1600cm^-1波段左右有明显的分辨特征信号，强度在一千、九百上下，无论是液体状态下还是固体状态下，测试结果相似，影响不大，没什么区别，测试结果可靠，可判断为石墨烯。

用ATR8300-532进行石墨烯溶液干燥后测试

干燥后的样品石墨烯 激发时间10000ms 激发功率30mw 基线校正

显微拉曼ATR8300-532石墨烯溶液拉曼谱图

测试结果分析：可以看到本次测试的拉曼谱图结果在1343cm^-1，1600cm^-1波段左右有明显的分辨特征信号，强度在一千五、一千二上下，测试结果可靠，可判断为石墨烯。

在石墨烯的拉曼光谱测试研究中，拉曼光谱用来测定石墨烯具有一定的优越性，能够无损快速、且较少干扰因素的情况下，获得石墨烯的拉曼谱图，从而实现快速鉴定。石墨烯拉曼光谱的研究还有很大的研究发展空间，如果您对石墨烯拉曼光谱研究有兴趣、有经验，欢迎来共同探讨学习。