碳材料的拉曼光谱(石墨烯,碳管等)
实用干货丨解析常见碳材料的拉曼光谱`
1550 1540 1530 1520
0.8 1.0
G+ G-
Semiconducting
1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
Diameter (nm)
Metallic tubes: G-→LO & G+→TO Semiconducting tubes: G- →TO & G+ →LO
G- diameter dependence → TO circumferential
做计算 找华算
Raman Shift (cm-1)
1600 1590 1580 1570 1560 1550 1540 1530
TO LO
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱG+ G-
Metallic
1600 1590
LO
1580 1570 1560
c. Illustration of the relationship between angles and the chiralities of
the adjacent edges.
做计算 找华算
当两相邻边缘的夹角是30°，90° 时，两边缘有不同的手性，一个是 armchair,一个是zigzag。
做计算 找华算
2D-BAND
层 数 依 赖 性
激发光能量依赖性
1. e excitation
2. e-phonon scattering
3. Phonon with opposite momentum 4. E-hole recombination
做计算 找华算
石墨的拉曼光谱
不同点不同偏振方向的 拉曼光谱 （a）完美石墨晶体 （b）有缺陷的石墨
碳纳米管和石墨烯简介
碳纳米管的应用
纳米金属催化剂 载体,利用碳纳米管的 高比表面及良好的吸 氢能力，成功制备了 负载 Pt纳米粒子的高 效加 氢催化剂。
碳纳米管的应用
无碳纳米管（左）和有碳纳米管（右） 情况下的大肠杆菌对比照片 一项最新研究表明，单壁碳纳米管能够严重破坏大 肠杆菌等细菌的细胞壁，从而将其杀灭。将有助于解 决细菌抗药性这一日益突现的问题。
石墨烯的应用
超级电容器：
超级电容器是一个高效储存和传递 能量的体系，它具有功率密度大，容量 大，使用寿命长，经济环保等优点，被 广泛应用于各种电源供应场所。石墨烯 拥有高的比表面积和高的电导率，不像 多孑L碳材料电极要依赖孔的分布，这使 它成为最有潜力的电极材料。以石墨烯 为电极材料制备的超级电容器功率密度 为10kW／kg，能量密度为28．5Wh ／kg，最大比电容为205F／g，而且 经过1200次循环充放电测试后还保留 90％的比电容，拥有较长的循环寿命。 石墨烯在超级电容器方面的潜在应用受 到更多的研究者关注。
A brief introduction of
应化0902
张一恒
碳纳米管
碳纳米管是在1991年1月由日本筑波NEC实验室 的物理学家饭岛澄男使用高分辨率分析电镜从电弧法生产 的碳纤维中发现的。它是一种管状的碳分子，管上每个碳 原子采取SP2杂化，相互之间以碳-碳σ键结合起来，形成 由六边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。每个碳 原子上未参与杂化的一对p电子相互之间形成跨越整个碳 纳米管的共轭π电子云。按照管子的层数不同，分为单壁 碳纳米管和多壁碳纳米管。管子的半径方向非常细，只有 纳米尺度，几万根碳纳米管并起来也只有一根头发丝宽， 碳纳米管的名称也因此而来。而在轴向则可长达数十到数 百微米。 碳纳米管不总是笔直的，局部可能出现凹凸的现 象，这是由于在六边形结构中混杂了五边形和七边形。出 现五边形的地方，由于张力的关系导致碳纳米管向外凸出。 如果五边形恰好出现在碳纳米管的顶端，就形成碳纳米管 的封口。出现七边形的地方碳纳米管则向内凹进。
碳纳米管的制备和表征研究
碳纳米管的制备和表征研究碳纳米管是一种非常重要的纳米材料，由于其具有优异的物理和化学性质，能够广泛应用于电子、化学、生物和医学等领域，成为了当今最热门的研究课题之一。
本文将介绍碳纳米管的制备和表征研究，旨在尽可能全面深入地介绍它的相关研究进展。
一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要有以下几种：1. 等离子体增强化学气相沉积法该方法先用金属作为催化剂，在氧化镁或氧化铝的载体上制备成催化剂阵列，通过引入碳源和氢气，使用等离子体的方式来生成碳纳米管。
2. 化学气相沉积法该方法将催化剂和碳源同时放置在反应器内，不用外加能量，通过化学反应来制备碳纳米管。
3. 化学还原-热解法该方法先用催化剂将氧化石墨烯还原为石墨烯，然后利用热解技术进行碳化反应，制备碳纳米管。
以上三种方法是主流的制备碳纳米管的方法，但随着研究的深入，其它方法，如水热合成法、溶液-液相界面法等也逐渐被应用于制备碳纳米管。
二、碳纳米管表征技术为了对制备的碳纳米管进行表征和刻画，研究人员开发出了各种表征技术来研究其结构和性质，下面我们来介绍一些常用的表征技术：1. 透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜是最常用的碳纳米管表征技术之一，通过它可以直观的获得碳纳米管的观察图像。
2. 扫描电子显微镜(SEM)与TEM不同，扫描电子显微镜可以观察到碳纳米管的表面形貌，并能够获得表面形貌的三维结构图像。
3. 拉曼光谱(Raman)拉曼光谱具有非常高的灵敏性和分辨率，能够通过对碳纳米管的拉曼光谱图像进行功率谱分析，可以获得碳纳米管的结构、相互作用和物理特性等信息。
4. X射线粉末衍射(XRD)利用X射线的衍射实验，可以得到碳纳米管的晶格结构，晶格常数以及结晶度等信息。
5. 热重分析(TGA)热重分析可以帮助我们展现出材料在温度变化下的失重信息，从而推断出碳纳米管的热稳定性和热分解温度等相关信息。
以上技术对于制备和表征碳纳米管都有非常大的帮助，不同的表征方法可以从不同角度来对碳纳米管进行综合分析，有助于我们更好地了解碳纳米管的结构和性质。
石墨烯拉曼特征峰
石墨烯拉曼特征峰
石墨烯是由单层碳原子组成的二维晶体，具有独特的电子结构和物理
特性，因此被广泛应用于电子器件、光电器件和生物传感器等领域。
而石墨烯拉曼特征峰则是研究石墨烯材料的重要手段之一。
石墨烯的拉曼光谱主要包含G和2D两个特征峰。
G峰是由于石墨烯
中C-C键的拉伸振动引起的。
它的位置在约1580 cm^-1左右，强度比较强，是拉曼光谱中的主要峰。
2D峰则是由于两个非等价的C-C
键的拉伸振动引起的，它的位置在约2700 cm^-1左右。
因为2D峰
对石墨烯的层数和缺陷有不同的响应，所以它是石墨烯质量和缺陷的
重要指标。
除了G和2D峰之外，石墨烯还有一些其他的拉曼特征峰。
例如D峰、D’峰和D+G峰。
D峰是由于石墨烯中的结构缺陷（如碳原子缺失）引起的，它的位置在约1350 cm^-1左右，强度比较弱。
因为D峰和2D峰响应的石墨烯缺陷类型不同，所以它们可以相互补充，提高石墨烯缺陷的检测精度。
D’峰是由于石墨烯中的压缩应力或光学声子引起的，它的位置在约1620 cm^-1左右，强度比较弱。
D+G峰则是D
峰和G峰的叠加，它的位置在约2930 cm^-1左右。
D+G峰的强度
与石墨烯中的缺陷密切相关，因此它也可以用来检测石墨烯质量和缺陷。
总的来说，石墨烯拉曼特征峰是研究和表征石墨烯材料的重要工具之一。
不同的特征峰对应不同的物理现象，因此在石墨烯的应用和制备中都有相应的应用价值。
未来随着石墨烯在材料科学和纳米科技中的应用不断扩大，对其拉曼特征峰的研究也会变得更加深入和广泛。
碳材料的拉曼光谱 从纳米管到金刚石
碳材料的拉曼光谱从纳米管到金刚石碳材料是一类重要的材料，包括石墨、纳米管、石墨烯、金刚石等。
这些材料具有不同的结构和性质，因此需要不同的表征方法。
拉曼光谱是一种非常有用的表征方法，可以用来研究碳材料的结构和性质。
1. 石墨的拉曼光谱石墨是一种由碳原子组成的层状结构材料，具有良好的导电性和热导性。
石墨的拉曼光谱主要包括G带和D带两个峰。
G带是由于石墨中的sp2杂化碳原子振动引起的，其峰位在1580 cm-1左右。
D带是由于石墨中的sp3杂化碳原子振动引起的，其峰位在1350 cm-1左右。
G带和D带的强度比值（I(G)/I(D)）可以用来评估石墨的结晶度和缺陷程度。
石墨的拉曼光谱还可以用来研究石墨的层间距离和层数等结构参数。
2. 纳米管的拉曼光谱纳米管是一种由碳原子组成的管状结构材料，具有良好的机械性能和导电性能。
纳米管的拉曼光谱主要包括G带、D带和2D带三个峰。
G带和D带的峰位和石墨中的相同，但是2D带的峰位在2700 cm-1左右。
2D带是由于纳米管中的双重共振引起的，其强度比值（I(2D)/I(G)）可以用来评估纳米管的直径和手性。
纳米管的拉曼光谱还可以用来研究纳米管的结构和缺陷等性质。
3. 石墨烯的拉曼光谱石墨烯是一种由碳原子组成的单层平面结构材料，具有良好的导电性和机械性能。
石墨烯的拉曼光谱主要包括G带和2D带两个峰。
G带的峰位和石墨中的相同，但是2D带的峰位在2700 cm-1左右。
2D带的强度比值（I(2D)/I(G)）可以用来评估石墨烯的层数和手性。
石墨烯的拉曼光谱还可以用来研究石墨烯的缺陷和应变等性质。
4. 金刚石的拉曼光谱金刚石是一种由碳原子组成的三维晶体结构材料，具有良好的硬度和热导性。
金刚石的拉曼光谱主要包括一个单峰，峰位在1332 cm-1左右。
这个峰是由于金刚石中的sp3杂化碳原子振动引起的。
金刚石的拉曼光谱可以用来研究金刚石的结构和缺陷等性质。
总之，拉曼光谱是一种非常有用的表征方法，可以用来研究碳材料的结构和性质。
拉曼光谱简介-以碳材料为例
Allotropes of Carbon
Hirsch A. Nature Mater. 9, 871 (2010) 21
碳的同素异形体的拉曼峰位
Casari et al. Nanoscale 2016
22
ID/IG计算中使用强度还是峰面积（目的）： 缺陷的多种类型，不同的官能团… 掺杂、复合碳材料的拉曼： 峰位移动、峰宽变化 GO还原为rGO的拉曼光谱的强度变化： 还原的方法决定
13
拉曼光谱的作用
• 如何处理拉曼数据？（提问的艺术） 分峰拟合（峰位及其移动、峰宽、峰强…）
Gaussian, Lorentzian Adapted from HORIBA 14
4
拉曼光谱仪工作原理
偏振片
• 偏振拉曼光谱中对偏振片的要求：激光能量不变
5
拉曼光谱的强度，峰形和分辨率
• 拉曼光谱的强度：面积积分（IG/ID比） • 峰形： Gaussian, Lorentzian, and Voigt (本征峰宽) • 分辨率：并不是数据点之间的间隔！（瑞利散射）
Gaussian, Lorentzian
18
Fine structure of LLCC-band
Each peak corresponds to polyyne with specific length.
Shi et al. Nature Mater. (2016) 15, 634-639 19
共振拉曼光谱
利用不同的激光能量来分别共振激发不同长度的碳 链（能级不同），从而得到碳链的长度分布。
• 变温，变压（结构变化） • 磁场，电场…
拉曼光谱检测
拉曼光谱检测浅谈拉曼光谱检测浅谈拉曼光谱检测⼀、拉曼光谱简介拉曼技术在⼀个世纪⾥发展成为⼀门较成熟的科学，取决于它产⽣的机制和光谱表征的特性。
拉曼光谱（Raman spectra），是⼀种散射光谱。
拉曼光谱分析法是基于印度光谱中发现了当光与分⼦相互作科学家C.V.拉曼（Raman）于1928年⾸先在CCL4⽤后，⼀部分光的波长会发⽣改变（颜⾊发⽣变化），通过对于这些颜⾊发⽣变化的散射光的研究，可以得到分⼦结构的信息，因此这种效应命名为Raman效应。
拉曼光谱是由物质分⼦对光源的散射产⽣的，与分⼦的振动与转动能级的变化有关，来源于分⼦极化度的变化，是由有对称电荷分布的键的对称振动引起的。
如-C=C-、-N=N-及-S-S-等，这些键振动时偶极矩不发⽣变化。
因此，拉曼光谱常⽤于研究⾮极性基团与⾻架的对称振动。
拉曼光谱是由物质分⼦对光源的散射产⽣的，与分⼦的振动与转动能级的变化有关，来源于分⼦极化度的变化，是由有对称电荷分布的键的对称振动引起的。
如-C=C-、-N=N-及-S-S-等，这些键振动时偶极矩不发⽣变化。
因此，拉曼光谱常⽤于研究⾮极性基团与⾻架的对称振动。
当⽤波长⽐试样粒径⼩得多的单⾊光照射⽓体、液体或透明试样时，⼤部分的光会按原来的⽅向透射，⽽⼀⼩部分则按不同的⾓度散射开来，产⽣散射光。
在垂直⽅向观察时，除了与原⼊射光有相同频率的瑞利散射外，还有⼀系列对称分布着若⼲条很弱的与⼊射光频率发⽣位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。
由于拉曼谱线的数⽬，位移的⼤⼩，谱线的长度直接与试样分⼦振动或转动能级有关。
因此，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分⼦振动或转动的信息。
⽬前拉曼光谱分析技术已⼴泛应⽤于物质的鉴定，分⼦结构的研究谱线特征。
⼆、拉曼光谱的原理及其特点（1）拉曼光谱的原理拉曼效应的振动能级图拉曼散射是光照射到物质上发⽣的⾮弹性散射所产⽣的。
当⼀束光照射到物质上时，光⼦和物质发⽣弹性散射和⾮弹性散射，弹性散射的散射光波长与激光波长相同。
拉曼光谱在类石墨烯二维材料上的表征
拉曼光谱在类⽯墨烯⼆维材料上的表征拉曼光谱在类⽯墨烯⼆维材料上的表征摘要类⽯墨烯⼆维材料具有⽆限类似碳六环的⼆维原⼦晶体结构，因其独特的结构与性质引起了科学家们的⼴泛关注。
拉曼光谱是⼀种快速⽽⼜简洁的表征物质结构的⽅法。
本⽂结合了先前研究者的⼀些⼯作，总结了拉曼光谱技术在类⽯墨烯⼆维材料表征中的⼀些应⽤。
主要阐述了拉曼光谱在表征类⽯墨烯材料如MnS2层结构，以及对于缺陷态与掺杂类型表征上的应⽤。
⼀、前⾔类⽯墨烯⼆维材料是指⼀个维度上维持纳⽶尺度，⼀个或⼏个原⼦层厚度，⽽在⼆维平⾯内具有⽆限类似碳六环组成的⼆维（2D）周期蜂窝状点阵结构，具有许多独特的性质。
因为⼆维材料如⽯墨烯等具有很有⾮常优异的特性，⽐如吸收2.3%的⽩光光谱，⾼表⾯积⽐，⾼的杨⽒模量，优异的导热导电性，故这类⼆维材料可以应⽤在光电学[1,2]、⾃旋电⼦学、催化剂、化学传感器[2,3]、⼤容量电容器、晶体管、太阳能电池、锂电⼦电池、DNA测序[4-6]等很多领域。
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—声⼦耦合的重要技术⼿段[7,8]，具有较⾼的分辨率，是富勒烯、⼆硫化钼、⾦刚⽯等研究中最受欢迎的表征技术之⼀，在类⽯墨烯材料的发展历程中起了⾄关重要的作⽤。
本⽂将通过先前出现有关类⽯墨烯⼆维材料研究中的拉曼光谱表征，分析拉曼光谱在类⽯墨烯⼆维材料研究中的作⽤。
⼆、拉曼光谱表征类⽯墨烯⼆维材料层状结构1. 从拉曼散射的演化分析MoS2材料块体结构到单层结构的变化[9]随着多种超薄MoS2为基础的装置的快速发展，研究MoS2薄层的独特性质以及单层简便的检测⽅法成为迫切的需求。
拉曼光谱是⼀种快速⽆损的表征⼯具，已经⽤于研究MoS2的不同晶体结构[10-14 ]。
⾮共振情况下，四个⼀阶的拉曼活性模式32cm-1(E2g)，286cm-1(E1g)，383cm-1(E2g)和408cm-1(A1g)在MoS2块材中可以看到。
拉曼光谱d带和g带
拉曼光谱d带和g带
拉曼光谱中的D带和G带是两个重要的特征峰，它们分别代表了不同的振动模式。
D带通常出现在1300cm-1左右的位置，其强度和形状可以反映出样品的结构和缺陷情况。
具体来说，D带的强度反映了样品中的缺陷、结构畸变和非晶部分的比例，而峰形和位置则与
C-C键和C=C键的屈曲模式、对称伸缩和非对称伸缩等振动相连，可以表征样品中的材料晶格结构、杂质和非晶部分的含量等信息。
G带是石墨材料中的一个典型拉曼峰，主要来自于材料中的sp2杂化碳原子和π电子的伸缩振动，通常出现在1600cm-1左右的位置。
在拉曼谱中，G带的强度和形状可以反映出样品的成层和拓扑结构，特别是石墨烯和石墨等二维碳材料中的性质。
具体来说，G带的强度反映了材料的层数和晶格的完整性，在石墨烯等单层结构中会出现明显的增强现象；而峰形和位置则与材料中的sp2碳原子的成键方式、晶格振动和光学性质等相关，可以表征样品的材料质量、晶格和能带结构等信息。
总的来说，拉曼光谱的D带和G带提供了样品结构和性质的丰富信息，是研究碳材料结构和性质的重要手段之一。
石墨烯拉曼测试解析
⽯墨烯拉曼测试解析3.1 ⽯墨烯AFM测试详解单层⽯墨烯的厚度为０.335ｎｍ，在垂直⽅向上有约１ｎｍ的起伏，且不同⼯艺制备的⽯墨烯在形貌上差异较⼤，层数和结构也有所不同，但⽆论通过哪种⽅法得到的最终产物都或多或少混有多层⽯墨烯⽚，这会对单层⽯墨烯的识别产⽣⼲扰，如何有效地鉴定⽯墨烯的层数和结构是获得⾼质量⽯墨烯的关键步骤之⼀。
⽯墨烯的表征主要分为图像类和图谱类图像类以光学显微镜透射电镜TEM 扫描电⼦显微镜、SEM和原⼦⼒显微分析AFM为主⽽图谱类则以拉曼光谱Raman红外光谱IRX射线光电⼦能谱、XPS和紫外光谱UV为代表其中TEM、SEM、Raman、AFM和光学显微镜⼀般⽤来判断⽯墨烯的层数⽽IRX、XPS和UV则可对⽯墨烯的结构进⾏表征，⽤来监控⽯墨烯的合成过程。
且看“材料+”⼩编为您⼀⼀解答。
3.1.1 AFM表征图1 AFM的⼯作原理图图3.1 AFM⼯作的三种模式关于AFM的原理这⾥就不多说了，⽬前常⽤的AFM⼯作模式主要有三种：接触模式，轻敲模式以及⾮接触模式。
这三种⼯作模式各有特点，分别适⽤于不同的实验需求。
⽯墨烯的原⼦⼒表征⼀般采⽤轻敲模式（TappingMode）：敲击模式介于接触模式和⾮接触模式之间，是⼀个杂化的概念。
悬臂在试样表⾯上⽅以其共振频率振荡，针尖仅仅是周期性地短暂地接触/敲击样品表⾯。
这就意味着针尖接触样品时所产⽣的侧向⼒被明显地减⼩了。
因此当检测柔嫩的样品时，AFM的敲击模式是最好的选择之⼀。
【材料+】微信平台，内容不错，欢迎关注。
⼀旦AFM开始对样品进⾏成像扫描，装置随即将有关数据输⼊系统，如表⾯粗糙度、平均⾼度、峰⾕峰顶之间的最⼤距离等，⽤于物体表⾯分析。
优点：很好的消除了横向⼒的影响。
降低了由吸附液层引起的⼒，图像分辨率⾼，适于观测软、易碎、或胶粘性样品，不会损伤其表⾯。
缺点：⽐ContactModeAFM的扫描速度慢。
3.1.2 AFM表征⽯墨烯原理AFM可⽤于了解⽯墨烯细微的形貌和确切的厚度信息，属于扫描探针显微镜，它利⽤针尖和样品之间的相互作⽤⼒传感到微悬臂上，进⽽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。
拉曼光谱表征石墨烯结构的研究进展
拉曼光谱表征石墨烯结构的研究进展郝欢欢;刘晶冰;李坤威;汪浩;严辉【摘要】石墨烯是一种只有一个原子层的二维原子晶体,它是构成零维富勒烯、一维碳纳米管和三维石墨等其他碳同素异形体的基本结构单元,具有很多独特的电子及力学性能,因而吸引了化学、材料及其他领域众多科学家的高度关注.拉曼光谱作为一种灵敏便捷的表征方法,在石墨烯的研究中起到重要的作用.该综述总结了近年来拉曼光谱在石墨烯表征中的应用,在对单层石墨烯的典型特征峰作详细介绍的基础上,通过对拉曼谱图中D峰、G峰和2D峰的强度、位置和半峰宽变化情况的分析,可以快速而准确地表征出石墨烯的层数,并可以对石墨烯的堆垛方式、边缘手性和掺杂程度进行判定.同时,也系统地分析了在石墨烯制备与测试过程中基底、掺杂、温度和激光功率等因素对拉曼谱图中D峰、G峰和2D峰的强度、位置和半峰宽的影响.%Graphene is a kind of two-dimensional atomic crystal with one atomic layer,which is the basic structure unit of other dimensions of graphite materials,such as zero dimensional fullerenes, one-dimensional carbon nanotubes and three-dimensional graphite.Graphene has a lot of unique elec-tronic and mechanical properties,which have attracted high attention of many scientists in the field of chemistry,materials and other fields.Raman spectroscopy as a sensitive and convenient characteriza-tion method,has played a very important role in the study of graphene.Raman spectroscopy is an in-tegral part of graphene research.The application of Raman spectroscopy in graphene characterization in recent years is reviewed in this paper.The characteristic peak of monolayer graphene was first int-nduced.Then,through the analysis of the changes of D peak,G peakand 2D peak intensity,position and half peak width of Raman spectra,the number of graphene layers can be quickly and accurately characterized,as well as,the stacking orders,edge chirality and doping degree of graphene were de-fined.At the same time,the effects ofsubstrate,doping,temperature and laser power on the intensi-ty,position and half width of D peak,G peak and 2D peak of Raman spectra in the process of prepar-ing graphene were also systematically analyzed.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2018(046)005【总页数】10页(P1-10)【关键词】石墨烯;拉曼光谱;层数效应;堆垛方式;边缘手性;掺杂程度【作者】郝欢欢;刘晶冰;李坤威;汪浩;严辉【作者单位】北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124;北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124;中国标准化研究院,北京100142;北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124;北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124【正文语种】中文【中图分类】O657.37人们在理论上对石墨烯的研究最早始于20世纪60年代[1-2]，在当时已预测出二维石墨烯片的电荷载体会表现得像一个无质量的狄拉克费米子并能够指导大多数其他碳材料的量子特性。
碳材料的拉曼光谱(石墨烯,碳管等)
一维碳材料--碳纳米管
碳纳米管(Carbon nanotube)是1991年才被发现的一种碳结构。 理想纳米碳管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体 SWNT的直径一般为1－6 nm，最小直径大约为0.5 nm，直径大于6nm 以后特别不稳定，会发生SWNT管的塌陷，长度则可达几百纳米到几个微米 MWNT的层间距约为0.34纳米，直径在几个纳米到几十纳米，长度一般在微 米量级，最长者可达数毫米 碳纳米管中的碳原子以sp2杂化，但是由于存在一定曲率 所以其中也有一小部分碳属sp3杂化
Graphite: G峰单一，尖锐 对应q==0, mode E2g
Nanotubes: 两个峰 G+ 和 G-. 起源于 graphite E2g Metallic semiconducting
G峰的振动模式及其性质
G+: no diameter dependence LO axial
商用石墨 1355cm-1峰的出现归结于微晶尺寸效应使得没 有拉曼活性的某些声子在选择定则改变后变得 有了拉曼活性。 发现D模对于拉曼活性G模的相对强度与样品中 石墨微晶尺寸的大小相关。
D--band的发现及其研究
1970年最先报道了无序诱导的D模。 1981年，一些人利用不同的激发光能量研究了石墨的拉曼光谱，得出D 模频率随激发光能量的线性移动。斜率在40~50cm-1/ev之间。 1990年，一些人通过实验总结了D模强度和样品中各种无序或缺陷的相 互关系，证明无论石墨存在任何形式的无序，D模都会出现。
无序诱导的D-band的产生---双共振拉曼散射
D,2D-Band-Double Resonance
D-Band G-Band
K
பைடு நூலகம்580 cm
石墨、石墨烯、金刚石特征拉曼光谱
石墨、石墨烯、金刚石特征拉曼光谱有：
1.石墨：拉曼光谱中在1580cm-1和1350~1600cm-1处有特征峰，
分别对应石墨的sp2相和sp2相的非晶碳成分。
2.石墨烯：拉曼光谱中在1580cm-1和1350~1600cm-1处有特征
峰，分别对应石墨的sp2相和sp2相的非晶碳成分。
此外，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。
3.金刚石：拉曼光谱中在1332cm-1处有特征峰，对应金刚石的晶
格结构。
在CVD金刚石薄膜生长过程中，如果生长工艺中生长条件出现了问题，容易产生的非金刚石相，即石墨相，其拉曼光谱中在1580cm-1附近有特征峰。
碳材料的拉曼光谱
无序诱导的D band的产生---双共振拉曼散射 无序诱导的D-band的产生---双共振拉曼散射 的产生---
D,2D-Band-Double Resonance
D-Band G-Band
K
≈ 1580cm −1
1. 2. 3. 4.
e excitation e-phonon scattering defect scattering E-hole recombination
Graphene的结构及其拉曼光谱 的结构及其拉曼光谱
石墨烯的手性 半金属性
石墨烯是一种其禁带宽度几乎为零的半金属/ 石墨烯是一种其禁带宽度几乎为零的半金属/半导体材料 在2006 – 2008年间 石墨烯已被制成弹道输运晶体管(ballistic transistor)， 年间, 石墨烯已被制成弹道输运晶体管 ， 年间 平面场效应管(Field-Effect Transistors)，并且吸引了大批科学家的兴趣 平面场效应管 ，
（d）D峰的产生及峰位的不同 ） 峰的产生及峰位的不同 （e）2layer 2D峰由四个组成 ） 峰由四个组成
(d) Comparison of the D band at 514 nm at the edge of bulk graphite and single layer graphene. The fit of the D1 and D2 components of the D band of bulk graphite is shown. (e) The four components of the 2D band in 2 layer graphene at 514 and 633 nm.
商用石墨 1355cm1355cm-1峰的出现归结于微晶尺寸效应使得没 有拉曼活性的某些声子在选择定则改变后变得 有了拉曼活性。 有了拉曼活性。 发现D模对于拉曼活性G 发现D模对于拉曼活性G模的相对强度与样品中 石墨微晶尺寸的大小相关。 石墨微晶尺寸的大小相关。
单层石墨烯的拉曼光谱
单层石墨烯的拉曼光谱
单层石墨烯的拉曼光谱是一种非常独特且重要的光谱技术，用于研究石墨烯的结构和性质。
在单层石墨烯的拉曼光谱中，主要有两个特征峰：G峰和D峰。
G峰是由于石墨烯的sp²碳原子的面内振动产生的，它的位置大约在1580cm⁻¹，这是石墨烯的一个独特标志。
而D峰则是由石墨烯的缺陷引起的，它的位置大约在1350cm⁻¹。
这两个峰的位置和强度可以提供关于石墨烯结构、质量以及是否存在缺陷的重要信息。
此外，单层石墨烯的拉曼光谱还具有一些其他的特征。
例如，由于石墨烯的二维特性，其拉曼光谱具有非常强的各向异性，这使得我们可以通过拉曼光谱来研究石墨烯的晶体取向和层数。
同时，单层石墨烯的拉曼光谱还具有非常高的灵敏度，可以用于检测微小的石墨烯样品，甚至可以用于生物医学领域中的细胞成像和疾病诊断。
在单层石墨烯的制备过程中，拉曼光谱也是一种非常重要的表征手段。
通过拉曼光谱可以快速、准确地确定石墨烯的层数、质量以及是否存在缺陷，这对于优化石墨烯的制备工艺和提高石墨烯的性能具有重要意义。
总之，单层石墨烯的拉曼光谱是一种非常重要的研究手段，可以用于研究石墨烯的结构、性质以及制备过程中的质量控制。
随着石墨烯应用的不断扩展，拉曼光谱在石墨烯研究中的应用也将越来越广泛。
碳的拉曼峰532nm
碳的拉曼峰532nm
碳的拉曼峰指的是碳材料在拉曼光谱中的特征峰，其中532nm 是指激发碳材料的激光波长为532纳米。
拉曼光谱是通过照射样品表面的激光，测量样品散射光的频率和强度来分析样品的结构和化学成分的一种技术。
在碳材料的拉曼光谱中，常见的峰位有G峰、D峰和2D峰。
G 峰通常位于约1580 cm^-1处，代表了碳材料的有序晶格振动模式，与材料的晶格结构和化学键有关。
D峰通常位于约1350 cm^-1处，代表了碳材料的无序结构或缺陷引起的振动模式。
2D峰通常位于约2700 cm^-1处，是一个二次拉曼散射峰，与多层石墨烯结构有关。
当使用532nm波长的激光照射碳材料时，由于拉曼散射的选择定则和波数差的限制，G峰和D峰通常是最明显的峰位。
532nm波长的激光能够有效激发碳材料，产生强烈的拉曼信号。
通过测量和分析532nm激光激发下的碳材料拉曼光谱，可以获得关于材料结构、纯度、晶格有序性以及存在的缺陷等信息。
需要注意的是，碳材料的拉曼光谱受多种因素影响，如样品形态、晶格结构、纯度、缺陷等，因此具体的拉曼峰位置和强度可能
会有所差异。
此外，拉曼光谱的解释还需要结合其他分析方法和理
论模拟来进行综合分析。
总结起来，碳的拉曼峰532nm指的是使用532nm波长的激光激
发碳材料时，在拉曼光谱中观察到的与碳材料结构和化学键相关的
特征峰。
通过测量和分析这些特征峰，可以获取关于碳材料的结构、纯度和缺陷等信息。
拉曼d峰与g峰偏移
拉曼d峰与g峰偏移拉曼光谱是一种非破坏性分析方法，它可以用于化学物质的结构鉴定和分析。
在拉曼光谱中，拉曼峰是一种特殊的峰，代表着分子的振动模式。
其中，拉曼d峰与g峰偏移，是研究者们经常关注的问题之一。
拉曼d峰拉曼d峰是指石墨中的D-带。
石墨属于层状材料，通过在层与层之间插入大量的杂原子进行制备，可以获得层间距离增大的材料。
这种材料的拉曼光谱中，出现了一个较宽的谷，该谷是由于晶体缺陷、能带结构和材料结构不完整等因素所引起的。
该谷在石墨中被称作d带。
拉曼d峰的偏移，是石墨中晶体结构和表面缺陷的重要指标。
晶体结构不完整会导致层间距离的变化，进而引起拉曼d峰的位移。
而表面缺陷也会引起拉曼d峰的偏移。
因此，在进行材料结构表征时，通过研究拉曼d峰的偏移，可以更加深入地了解材料的各种缺陷和结构。
除了石墨外，拉曼d峰还会在碳纳米管中出现。
碳纳米管也是层状结构，和石墨类似，它们也会因为晶体结构的缺陷和表面缺陷的影响而导致拉曼d峰的偏移。
通过分析拉曼d峰的变化，可以得出碳纳米管的晶体结构和缺陷信息。
拉曼g峰拉曼g峰是指图中的G-带。
石墨晶体自身的振动，也能引起拉曼峰的出现。
在石墨的拉曼光谱中，出现了一个较为明显的峰，该峰被称作g峰。
g峰的位置对应石墨中的高对称点，它是石墨结构的典型拉曼峰。
g峰在石墨晶体中多数情况下是对称振动和伸缩振动的叠加形式，是研究石墨结构的有效手段。
拉曼g峰的偏移，也对应着石墨晶体结构的变化。
如果晶体结构受到了应力等外界因素的影响，则会导致g峰的偏移。
因此，通过研究g峰的位置和形状，可以了解石墨晶体表面的力学性质、弹性模量等物理性质。
实例分析石墨烯是石墨的一种单层形式，通常由C原子原子组成，具有极高的机械强度和导电性。
由于其独特的结构和性质，石墨烯受到了广泛的研究。
最近研究中发现，石墨烯在受到环境中的化学物质和温度等因素的影响下，其拉曼d峰和g峰均会发生偏移。
例如，在石墨烯表面吸附了一种分子后，其拉曼d峰会发生蓝移，而拉曼g峰则会发生红移。