| 發布日期：2023-11-08 |
碳是世界上含量最廣的一種元素。它具有多樣的電子軌道特性，再加之SP2的異向性而導致晶體的各向異性和其排列的各向異性，因此以碳元素為唯一構成元素的的碳材料，具有各種各樣的性質。在歷史的發展中，傳統的碳材料包括：木炭、竹炭、活性炭、炭黑、焦炭、天然石墨、石墨電極、炭刷、炭棒、鉛筆等。而隨著社會的發展人們不斷地對碳元素的研究又發明了許多新型炭材料：金剛石、碳纖維、石墨層間化合物、柔性石墨、核石墨、儲能型碳材料、玻璃碳等。其中新型納米碳材料：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。
圖1 碳材料（來自網絡）
拉曼光譜是一種重要的分析和研究工具，拉曼散射是由C.V. Raman于1928年確認的一種光散射技術。在這一過程中，入射光子和樣品間相互作用產生了與入射光子不同波長的散射光子，拉曼測試就是通過收集這些散射光子并研究其波長分布特點，實現化學品鑒別、分子結構表征、成鍵效果、樣品所處環境以及內部應力分布等研究目標。碳材料是由對稱的碳-碳共價鍵構成，由于組成單一但結構多樣，其有效表征是一個難題。拉曼光譜可以對碳材料結構間的微小變化進行表征，是一種強大的表征工具，是當前表征碳材料的最有效手段之一，可以對碳材料分子結構、成鍵效果、載荷以及內部應力分布做全面的研究。
二、石墨烯測試
2.1測試設備
如海光電532顯微拉曼光譜儀
圖2測試場景圖
2.2測試結果
分別使用如海532顯微拉曼對三個石墨烯樣品（SiO2/Si基底）進行測試，三個樣品分別對應單層石墨烯、雙層石墨烯和少層石墨烯。圖3為三個石墨烯樣品的顯微成像結果。
圖3 (a)單層石墨烯;(b)雙層石墨烯;(c)少層石墨烯
石墨烯樣品的拉曼測試結果如圖4所示，圖中可觀察到明顯的碳材料G峰和2D峰。此外從圖中可以看出，單層石墨烯的G'（2D）峰強度大于G峰，并具有完美的單洛倫茲峰型，隨著層數的增加，G'（2D）峰半峰寬增大且向高波數位移 ，這是因為G'（2D）峰產生于一個雙聲子雙共振過程，與石墨烯的能帶結構緊密相關，與此同時G峰、G'（2D）峰的強度比隨著層數的增加而發生變化，為石墨烯層數的判斷提供依據。
圖4 不同石墨烯樣品拉曼測試結果
三、金剛石測試
3.1測試設備
如海光電便攜式拉曼光譜儀Portman532
圖5 測試場景圖
3.2測試結果
圖6為不同人造金剛石磨料測試結果，其中1332cm-1附近是金剛石的一階拉曼譜線，代表金剛石微粉的有效成分，3140cm-1處與晶體雜質成分及含量以及晶體內部缺陷相關。
圖6 不同人造金剛石磨料拉曼測試結果
金剛石NV色心溶液測試結果見圖7，圖中1435cm-1，3149cm-1特征峰，分別對應NV色心的NV0的零聲子線與NV-的零聲子線，可通過這兩處特征峰反映金剛石中NV色心的含量，測試結果與文獻報道相吻合。
圖7 金剛石NV色心溶液測試結果
四、碳化硅
4.1測試設備
如海光電532顯微拉曼光譜儀
圖8測試場景圖
4.2測試結果
SiC拉曼測試結果見圖9，從圖中可觀察到明顯的SiC 特征位移（775cm-1），與文獻報道一致。
圖9 SiC拉曼測試結果
四、實驗結論
實驗結果表明，可以通過如海光電532拉曼光譜儀對石墨烯、金剛、碳化硅等碳材料進行表征。
參考文獻
[1]費拉里羅伯遜譚平恒李峰成會明.碳材料的拉曼光譜:從納米管到金剛石[M].化學工業出版社,2007.
[2] 王生毅. 金剛石NV色心系綜制備與表征技術研究[D].中北大學, 2018.
[3]辛伍紅.碳材料拉曼測試中激發光能量的選擇[J].化工時刊, 2020, 34(6): 4
五、Portman532便攜式拉曼光譜儀
1、產品簡介
Portman532便攜式拉曼光譜儀配置了一款適用于拉曼光譜檢測的面陣式光纖光譜儀，相比傳統的532nm拉曼光譜儀，Portman532的靈敏度得到很大的提升，能夠檢測到細胞級別的微弱拉曼信號。適用于對原材料的篩選、現場檢測、石墨烯合成反應、生物醫療、體外診斷及物質分析鑒定等場景；使用方便，操作簡單。檢測結果客觀準確?？蛻艨筛鶕眯枨筮x擇最適合的產品。
2、產品特點
? 檢測范圍廣：200-4000cm-1；
? 信號靈敏度高，可分辨硅片的二階峰；
? 能測出雞肉脂肪細胞信號；
? 高度集成，輕巧便捷；
? 高穩定性。
六、產品推薦
? MR532顯微拉曼光譜儀
1、產品簡介
MR532顯微拉曼光譜儀是由LED光源、金相顯微鏡等部分構成。操作簡單，采集速度快，在短時間內觀察到樣品的微觀結構與拉曼光譜信息，能夠快速幫助用戶對樣品進行檢測與分析。在生物醫療、光致發光、微塑料、二維材料石墨烯等科研領域中廣泛應用。可支持拓展Mapping平臺（即拉曼光譜成像功能），可以對樣品微區進行拉曼光譜成像。用圖像的方式直觀顯示樣品的化學成分分布、表面物理化學性質等更多信息。高精度移動平臺，最小步進1 μm，可精確探測到樣品的拉曼信號。軟件功能完善，可實現自動聚焦功能、明場圖像拼接以及mapping圖像顯示。
2、產品特點
? 檢測速度快：能夠快速得到樣品的微觀結構與拉曼光譜信息；
? 軟件功能全面：自動聚焦、譜圖疊加，明場圖像拼接以及mapping圖像顯示；
? 光譜性能優異：儀器的重現性、靈敏度、分辨率等性能優異；
? 靈活便攜：即插即用，可根據樣品狀態調整。
