拉曼光谱对碳材料进行分析的应用

碳纳米材料，如石墨烯、石墨和碳纳米管（图 1），具有独特的物理和热特性，使其成为电池制造、建筑和运动设备等不同行业的关键组成部分。随着这些材料越来越广泛地用于制造业，对简单、安全和稳健的表征方法的需求也日益增长。  拉曼光谱是表征碳纳米材料的有效手段之一，因为它在测试时具有快速、选择性和非破坏性等特性。通常而言，碳材料的拉曼光谱相对简单，但也可以根据峰的位置、形状和相对强度揭示大量有关内部微晶结构的信息。基于石墨烯材料的拉曼光谱可以通过三个主要峰来表征：G 带、D带和 2D 带。  G 带出现在于约 1580 cm-1处，代表的是 sp2 杂化碳原子的石墨烯面内弯曲振动。在高品质的石墨烯中，G 带的峰形非常尖锐，表明高结晶度。G 带的位置也与石墨烯层数有关，但与激光激发无关。  D 带可以被认为是石墨烯样品内无序结构的量度。代表的是石墨烯中 sp2 杂化碳原子环的环呼吸振动模式。如果要在石墨烯的光谱中观察到 D 带，石墨烯中必定有一个缺陷，或者该模式已接近边缘。而在原始的石墨烯中，D 带是不可见的。D 带是色散的，这意味着它容易受到实验中所使用的激光激发的影响。  2D 带是 D 带的倍频峰，但与 D 带不同的是，它不需要靠近缺陷即可激活， 2D 带的峰形可以用来识别层的厚度。与 D 带一样，2D 带也是色散的，因此它将随着不同的激光激发而略有变化。