常见碳材料及其拉曼光谱(精)
碳材料拉曼激发波长
碳材料拉曼激发波长碳材料拉曼激发波长是一个重要的研究领域，它对于理解碳材料的物理性质、表征技术以及应用领域具有指导意义。
拉曼光谱是一种非常有效的表征碳材料结构的方法，它通过激发样本中的分子振动和晶格振动模式，获得样本的结构信息。
在碳材料中，常见的有石墨、石墨烯和纳米碳管等。
这些材料的拉曼光谱在不同波长下的激发，可以提供关于材料的成分、结构以及纳米尺度特征的详细信息。
首先，我们来讨论石墨烯的拉曼激发波长。
石墨烯是由单层碳原子组成的二维材料，它具有优异的电子传输性能和机械性能。
石墨烯的拉曼光谱主要包括G带和2D带。
G带位于约为1582 cm-1处，代表了石墨烯中的晶格振动模式。
2D带位于约为2679 cm-1处，代表了石墨烯的二维性质。
接下来，我们转向纳米碳管的拉曼激发波长。
纳米碳管是由碳原子卷曲形成的一维结构，具有特殊的光电性能和机械性能。
纳米碳管的拉曼光谱包含了Radial Breathing Mode (RBM)、G带和其他特征峰。
RBM位于100-400 cm-1范围内，是由于纳米碳管的径向振动引起的。
G 带和其他特征峰表明了纳米碳管的晶格振动模式和管状结构。
最后，我们来看石墨的拉曼激发波长。
石墨是由多层平行排列的石墨烯片组成的三维材料。
石墨的拉曼光谱包含了G带和其他更高阶的特征峰。
G带位于约为1582 cm-1处，代表了石墨中的晶格振动模式。
其他特征峰则表示了石墨中的堆叠方式和结构缺陷。
通过研究碳材料的拉曼激发波长，我们可以获得关于其结构特征、晶格振动和纳米尺度性质的重要信息。
这些信息对于碳材料的制备、性能优化以及各种应用领域，如能源存储、催化剂和传感器等都具有指导意义。
因此，深入研究碳材料的拉曼激发波长是非常有意义且具有挑战性的课题。
我们相信，在未来的研究中，这个领域将会有更多的突破和应用价值的发现。
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
拉曼光谱 炭黑
拉曼光谱炭黑
拉曼光谱是一种分析技术，通过测量散射光的频率变化来提供关于分子振动和转动的信息。
对于炭黑（Carbon Black），拉曼光谱可以用来研究其分子结构和振动模式。
炭黑是一种由碳原子构成的黑色颗粒，通常用作橡胶、沥青、颜料等的添加剂。
在拉曼光谱中，可以观察到与碳原子振动和结构相关的峰值和谱带。
一些可能出现在炭黑拉曼光谱中的特征包括：
1.G带（G band）：代表石墨晶格振动，与碳原子的平面振动
有关。
2.D带（D band）：代表非晶形碳或缺陷，通常与炭黑中的结
构缺陷相关。
通过分析这些峰值和其他特征，可以获取关于炭黑样品的结构信息。
需要注意的是，拉曼光谱也受到样品制备和实验条件的影响，因此在解释结果时需要考虑这些因素。
碳纳米管拉曼光谱三个峰
碳纳米管拉曼光谱三个峰摘要：一、碳纳米管简介二、拉曼光谱概述三、碳纳米管拉曼光谱三个峰的特性四、三个峰在碳纳米管表征中的应用五、总结与展望正文：碳纳米管作为一种纳米材料，具有独特的物理和化学性质，吸引了科研界的广泛关注。
拉曼光谱作为一种表征手段，对于研究碳纳米管的结构和性质具有重要意义。
本文将探讨碳纳米管拉曼光谱中的三个特征峰，并分析其在碳纳米管表征中的应用。
首先，我们来了解一下碳纳米管。
碳纳米管是由碳原子组成的纳米级管状结构，具有良好的导电、导热、力学和化学稳定性。
根据石墨烯片层卷曲方式的不同，碳纳米管可分为两类：单壁碳纳米管（SWCNT）和多壁碳纳米管（MWCNT）。
拉曼光谱是一种基于拉曼散射效应的表征技术，可用于测量物质的振动、转动和晶格振动等信息。
在碳纳米管研究中，拉曼光谱起到了关键作用。
碳纳米管拉曼光谱中的三个特征峰分别为：G峰、D峰和2D峰。
G峰是由于碳纳米管中的sp2碳原子振动引起的，其位置和强度与碳纳米管的结构和手性密切相关。
G峰强度较高，一般出现在约1500cm-1的位置。
D峰源于碳纳米管中的无序振动，通常出现在约1300cm-1的位置。
D峰强度较低，但与碳纳米管的直径、长度和手性有关。
2D峰是由于碳纳米管层间的范德华力引起的，出现在约2000cm-1的位置。
2D峰强度较低，对碳纳米管的手性、直径和层数敏感。
这三个峰在碳纳米管表征中的应用如下：1.通过G峰和D峰的强度比，可以初步判断碳纳米管的直径和手性。
2.2D峰可用于分析碳纳米管的层数，结合G峰和D峰的变化，可进一步确定碳纳米管的结构。
3.拉曼光谱还可以用于评估碳纳米管的分散状态和纯度，通过观察峰形和峰强度变化，可判断碳纳米管样品中的杂质和团聚现象。
总之，碳纳米管拉曼光谱三个特征峰在表征碳纳米管的结构、手性、直径和层数等方面具有重要应用价值。
常见碳材料及其拉曼光谱(精)
常见碳材料及其拉曼光谱陈翠红 200& 12.02三维的石金刚石 二维的石9烯・碳纳米带 一维的《纳米管•《纳米线 *维的富《烯(Ceo)S 筑学家理査《 •巴克明斯特•富«(Richard Buckminster Fuller) 设计的美国万国席览馆球形n 顶»壳＜氛.常见的碳材料有:占::石墨的拉曼光谱自然界中并不存在宏观尺寸的石S单晶，而是含有许许多多任《取向的微小晶粒(HHIuni) •高定向热解石星(HOK；)是人工生长的一种石星.其碳平面几乎完美地沿其垂直方向堆*.然而沿着石星平面内・晶粒仍然存在任竜取向但非常小•CMfMM(I)结构不Ph拉曼光谱不同(2) G-band(*l580cm M是由碳环或长»中的所有原子对的拉伸运动产生的.(3)缺陷和无序诱#n-band (-•I360vm ')的产生•blc)Amorpboin Cwtx>n (a very broadpMk)(4) 我们用D峰与G峰的强度比来衡*碳材料的无序度・Highly oriented pyrolytic graphite (No D❻and) at 1582 cnrJActivated Charcoal (D and G bands ot I3eo. lUOcm')Ramon Spoctmm of OraphlteK T・4Krv・A・ A・fe> I la KMAXUt<Kpe»4v*d U1969)Wfcr**1355CB-1峰的出现归结于微晶尺寸效应使得没有拉*活性的某些声子在选择定W改变后变得有了拉*活性•发现D模对于拉曼活性0«的相对强度与样品中石》微晶尺寸的大小相关.Mbaud的发现及其研究1970年量先报道了无序诱导的I)模.19X1年.一些人利用不同的激发光能量研究了石《的拉*光谱，得出D 模频率随激发光能童的线性移动.斜率在4(450an.1/tY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峡陷的相互关系，证明无论石®存在任何形式的无序，D模都会出现•无序诱导的D-band 的产生一双共提拉曼散射D,2D-Band-Double ResonanceD-BandG-Band1 ・ e excitation2. e ・phonon scattering3. defect scattering 4・ E-hole recombination伴随着层数的增加强度提高2D-Bandf■H E(C)Rwran V fl (cm**)-- A r*-才—n2700 2*00AOCn<» fthW (CP'*'}L c excilatian 2. c-phonon scuitcring 3. Phonon uHh uppusilvrocmenluin4. E-hoIe reconibinution激发光能*依聯性石墨的拉曼光谱111«111 K|><-*<• (, r<>w<-<>1 >v <>r111<-*It V S r I ： I- It A N I I ： Ic I ，l< Ip A N |> C II It IM I I A r< *]' II <T M ?< I ：/•/ 小w”・，丿化/ 「“♦"如”切八 / "力. "/< <F«| J71>< <<«iau.4 ik >2/八Af4/u/ E cf 川初”•"山紹•次・ 77管/“n ・Ar Z7f r Z A /«."桁./yr#7l/>. fitrtuttuy不同点不同《«方向的拉曼光谱 (a) 完美石ft 晶体 (b) 有缺陷的石《激发光能«增加. 向离能方向移动・激发光波长衽近任外到近紫外是 性的・ «»4O'S0ca -7er2D 的大*是D 的两俗(a) D 模的相对强度与石ft 微晶尺寸La 的 相互关系-(b) 石》—阶和二阶拉*模的激发光能 *依義性.r IKIUV 7・(11) talMlMl I I M UMII Cur thv D UB O J W Ul tut tlliw tlftUvf will liWM©tMWg. (*> O«lcwlnt«-<l {full «qiBAXM> and v»cMiirv*1 (vp«ti •vmhc4«) frc>qiicntic» of th* t> n>o<1<» M0. U I AA' 4 jg Jj JvM,»1'3 Jk' r'*7；-'iT'~7KwMtMllKPuM b/fu/nnn epcHr 已gy <J / QfTupfuh■ 抄 粒l.MV l-MM> I5«K»lO<A)M fiUMitott u< uxjcii*!kM* vt*v«v<\\ Fiuiii Tl)o«u*vb Xr (Uah I2UUU). ilkv uwuujvu»vi«t* i«Jkvu from rf n/ (IO?KI). P6o«tk rf n l. (I W>H) And Mfhcf </. { VW>J小结療石4「532啊光学膜的拉曼峰强不依说曼实脸中激发光偵抿孚款字詮為谱睑垂亶和平行值摄配.下的蟹度不同’说明石■微晶的尺G*的频率比G 的两倍大・可能是纵向光学声子支的过度弯曲导致•一般来说・非拉曼活性舉动倍頻模的二阶拉《散射在石■中是允许的•爲群欝歸舉番雜盜蠶皺評于与石稣其他SP"*碳材碎石》烯是一种其禁带宽度几乎为寒的半金属/半导体材料 在2006 - 200M 年阖■石•烯已被制成弹道输运A 体伸bidlkw IransiMoDt 平面场效应管（FieW-EfTevI rransislorsh 并且吸引了大批科学家的兴ft■>石ft 烯的手性 Graphene 的结构及其拉曼光谱半金属性ZIGZAGrn V sK'AL Hr VIEWII T M H S石a 烯的拉曼光谱KMitiMit Sprrla-um IB T CU'MphriK' omi < ^ritpIx-iBr t.a'ufA.<7 IcfKirt?'* J <' Meyr 」V ' <? C AMi4<hi * M丿、<«"仇K. S N lum.』i4Mtl A. K-Ckuvi"*Ci4M^W|cr祕rvnnmuviwwr Z? A 冷*W *・ Ctvn/vAAv* CA> A 仏WMT %•从/ 5fM«r 敞 VMV ・Jk MWW^" <J*7wrw<- /idTJi A rr 究 /rf ；r /■*»* 〜4 7W/ ♦彳 I(a) Comparison of Raman spectra at 514 nm for bulk graphite and graphene. They are scaled to have similar height of the 2D peak at 2700 enrV(b) Evolution of the spectra at 514 nm with the number of layers. (c) Evolution of the Raman spectra at 633 nm with the number o( layers.(d) Comparison of the D band at 514 nm at the edge ol bulk graphite and single layer graphene. The fit of the D1 and D2 components ol the D band of bulk graphite is shown. fe) The four components of the 2D band in 2 layer graphene at 514 and 633 nm.mvMv Aar.*«.w Av^rrp Mm Ar4i*< A|/< WV Jm 2lHH»c p«Hi*«hod 34» tKiolwram me we严41*000no! \ 心序W«，3”K I \23 LZ J__ ■ 亠g ―R«nw Sign 、M» ano MM zzn me sm(d) D 峰的产生及峰位的不W (e) 2layer 2D 峰由四个组成Gniphrar 中 f 心无缺IB 存在7ZTDO 2*00^*>3e8wA JMiMfrmam2000B "声子支的分«<1.5cm'' 所以归因为电子能级的分裂电子《带的分 便bilayer 分裂为四个带FIG. X r>R f« the 2D peak in <«* single layer and 1b> hla’crAfTLKL> PHYSICS LETItRS ■、・ 16311｝小MM)Edge chirality determination of graphene by Raman spectroscopyYuMeng You, ZhenHua Na, Tina Yu. and ZeXlaog Shen**Abitri aW flbsfi, ScAorM 今 Hbwwrt/ 耐 MarArmuiirtf/ $d<wrx AAhowgt/iwrfTOjy, Siiguptyr 27S7t ・ (fUceived 21 July 2a»: iMxepiAXi 30 ScpKinbcr 2WJ8. pubiubed uohoe 22 (Xtuber 200»>SCBVSSS一％Bilayer graphene单层及双层graphene2D 峰的双共撮过程%a*r * A■ 1才(C) 3(r• 1 ZigjagFIG. b Color onhnvOpikal Inwge <W * l> pkul MCG S I KT I and the angles between cdgc»・b The statislkat rvsulls oT the anglemeasunments. rhe standard deviation Is 5-4* •c Illustration of the rclatlonship between angles and the chlruUtks of the adjwtnl rdges>...WJArmchaw • •：『：：：：： a*-f ：■:-：■ N->：■：-：■当两相邻迦》的夹角是30- • 90-时. 两边缘有不同的手性• 一个是armchair, 一个是zigzag.无序诱导的口峰的拉曼强度与边^* 手性有关， 在armchair edge 的边缘D 峰强度较强. 在zigzag边缘较弱.nC. J ICJur Rioua l ua hi tni “o di|iln W MT, (H flfr 〈rogX W. and (di <Mr TW wiugvi<inci«* 时 th* ◎ bod tmtwif ・kw ■ fnMww ml 2聘的 «<tW SLC sheet*. TV bur ■ adu -«*nJ 忖 ihr tvm imwv The w|«*-iinpM«J frMTViWi* b yuig X ibr 忙 mdx<hng Ar edfe <lutaJ<> K«e tkM the vbrabty <■< IMi*l) *<feJcieUMaed ” the obM — uf Ek toi< *wa| ■m W/W <« Oe iMC rvtr ■ 5L J C Dr wnk ta H I MO .小结（；2p hem;—般出现三个峰l ）X>«2l）；SLG 的2D 峰是尖悦的融峰，BLG 的2D 峰有四个组成，其他的都是两个组 成・可用来区分石星烯单层与多层・2D 峰起源于动量相反的两个声子參与的双共振拉S 过程.在所有sp2 碳材料中均有发现.石星烯根据边缘的不同・具有不同的手性.用fe*光谱.根据n-band 的拉曼强度可以识别graphene ed 跳的手性・对数百MCG 的研究表明，MCGiiat 夹角是30-的倍»・两相邻边缘的夹角是30- , 90。
碳材料拉曼分峰拟合
碳材料拉曼分峰拟合
碳材料拉曼分峰拟合是一种常用的方法，用于分析和表征碳材料的结构和物理性质。
拉曼分光光谱是一种非常敏感的分析技术，能够探测和分析材料的微观结构和振动特性。
拉曼光谱图可以通过拟合各种谱峰来解析材料的结构和化学组成。
在碳材料的拉曼光谱中，常见的谱峰有D带、G带和2D带，它们分别对应于材料的结构和振动特性。
通过拉曼分峰拟合，可以准确地确定这些谱峰的位置、形状和强度，并进一步分析材料的结构和性质。
此外，拉曼分峰拟合还可以用于研究碳材料的缺陷、应力和表面性质等方面，具有重要的应用价值。
- 1 -。
碳的拉曼光谱
碳的拉曼光谱是一种用于研究碳材料和碳结构的分析技术。
它利用拉曼散射的物理现象，其中光在碳材料上散射时，会与碳原子的振动和旋转模式相互作用，从而产生特定的拉曼光谱。
拉曼光谱的优点包括高灵敏度、高分辨率和无损检测。
这些特性使得拉曼光谱在许多科学领域中得到广泛应用，包括材料科学、化学、生物学和医学。
在碳材料的研究中，拉曼光谱可以提供关于碳原子结构和化学键信息的重要线索。
例如，石墨烯和碳纳米管的拉曼光谱具有非常特征的峰，可以用来区分和识别这些材料。
此外，拉曼光谱还可以用来研究碳材料的光学性质、电子结构和化学反应性。
总的来说，拉曼光谱是一种强大的工具，可以提供关于碳材料和碳结构的有价值的信息，帮助科学家和研究人员深入了解碳材料的性质和行为。
碳材料拉曼光谱仪原理及应用
碳材料拉曼光谱仪原理及应用碳材料拉曼光谱仪原理及应用概述：拉曼光谱作为一种非破坏性的表征方法，应用广泛而受到追捧。
其中，碳材料如石墨烯、碳纳米管等材料具有独特的光学和电学性质，因此被广泛研究。
本文重点介绍碳材料拉曼光谱仪的原理和应用。
一、原理拉曼光谱技术是一种非破坏性测试方法，可以用来表征固体、液体、气体甚至生物样品的分子振动。
分子的振动会散射光，在散射光中，与入射光的波长不同的，就是拉曼散射光。
拉曼光谱就是通过分析样品中散射光的特征，来确定分子的振动状态和分子结构等信息。
碳材料如石墨烯、碳纳米管等材料，常常由一些平面的碳原子构成，意味着它们的振动模式受到限制，使得它们产生特殊的拉曼光谱响应。
比如石墨烯的拉曼光谱可以解释为由于由于碳原子的振动特征导致的蓝移等。
这使得碳材料的相关研究中，拉曼光谱技术成为了非常有用的工具。
二、仪器碳材料拉曼光谱仪由一个激光器，一个样品平台，一个检测器，一个显示器等主要部分组成。
在激光器的作用下，激光通过一个微镜并照射到样品表面，然后进入光谱仪并由检测器检测信号。
仪器会收集散射光谱，并将信号表现在显示器上。
三、应用碳材料拉曼光谱有着广泛的应用。
举例来说，石墨烯的应用是一个热点，因为它的独特性质和多种应用途径，拉曼光谱技术被广泛应用于石墨烯的研究。
而碳纳米管也是另一个非常有应用的碳材料，在纳米科技、生物技术领域都具有很广泛的应用。
拉曼光谱也可以用于电子器件开发。
与传统理解不同，石墨烯在更加复杂的系统中的研究，如石墨烯纳米带、复合材料等，需要考虑到电子和声子态在载流子输运中的耦合本质，这就需要更加复杂的拉曼光谱数据采集与分析过程。
在医学方面，拉曼光谱与表面增强拉曼光谱技术已经被用来确定和监测癌症等疾病的生物标志物。
例如，使用钯纳米微球表面增强拉曼光谱监测病人血浆中癌细胞标志物的水平，其结果显示，拉曼光谱可以成为一种非侵入性、高灵敏度和高精确度的检测方法。
四、总结碳材料拉曼光谱作为一种非破坏性的表征方法，在碳材料的研究中应用广泛。
石墨烯和氧化石墨烯拉曼光谱
石墨烯和氧化石墨烯拉曼光谱
石墨烯和氧化石墨烯是两种不同形态的碳材料。
拉曼光谱是一种常用的表征材料结构和化学成分的技术手段之一。
石墨烯具有单层碳原子组成，呈现出六角晶格结构。
其拉曼光谱通常呈现出两个主要的峰位，即G峰和2D峰。
G峰对应于石墨烯晶格振动模式，其位置约在1600 cm-1处。
2D峰则对应于石墨烯中的双光子过程，位置在2700 cm-1附近。
通过分析这些峰位的形状、位置和强度，可以确定石墨烯的层数、缺陷情况以及其它结构信息。
而氧化石墨烯是石墨烯在氧化处理后形成的产物，具有部分或完全被氧原子包覆的结构。
相比于石墨烯，氧化石墨烯的拉曼光谱会发生一些变化。
主要的观察特征是在G峰和2D峰附近会出现一个称为D峰的新峰位，对应于碳材料的缺陷和杂质。
此外，氧化石墨烯的G峰位置可能发生变化，并且2D峰有可能出现分裂。
综上所述，通过拉曼光谱可以对石墨烯和氧化石墨烯进行表征和区分，提供了关于它们晶格结构、层数、缺陷情况等方面的信息。
这些信息对于研究和应用这些碳材料具有重要意义。
炭材料的拉曼
炭素材料的拉曼光谱 (Raman spectrum of carbon materials)光通过介质后产生散射光；散射光的波数改变在10～4000cm-1范围内，这部分散射光所形成的光谱称为拉曼光谱。
l928年印度物理学家拉曼(C．V．Raman)首先用苯在实验上证实了这种散射的存在，因而得名。
前苏联物理学家兰茨贝格等在研究石英晶体的散射谱时也观察到这一现象。
20世纪60年代激光问世后，为拉曼技术提供了单色性、偏振性、方向性极好的强光源。
拉曼技术获得了迅速发展，成为材料科学研究中的重要手段之一。
在炭素材料的研究和鉴定中拉曼光谱的应用也日益广泛。
拉曼光谱的产生可用经典图像加以简单说明。
分子振动时各原子问的相对位置发生变化，其电极化率α可写成：(1)式中α0为原子在平衡位置时的电极化率，α1为电极化率随位置变化的部分，ν是原子简正振动频率。
在频率为v的外电场E的作用下，如外电场E的振动为：则分子感生的偶极矩P为：所以，感生偶极矩不但以外电场频率v振动产生弹性散射，而且频率振动产生非弹性散射，并在v的两侧对称分布。
这就是拉曼光谱。
同样，分子转动也可能产生频率改变的拉曼散射。
拉曼散射的频率与入射光频率之差叫拉曼位移，通常也称为拉曼光谱频率。
石墨具有六角碳网结构，网面内晶格振动具有拉曼活性。
这种振动称为E2g 型振动。
E2g型振动有两种E2g (1)和E2g(2).网面的相互振动，称为层面之间的剪切振动模式。
由于石墨网面之间的相互作用很弱，与这种振动相对应的拉曼谱频率很小，只为42cm-1。
E2g为石墨晶格网面内的伸缩振动，有时又称为高频面内振动模式。
这种振动较为强烈，在拉曼谱上对应的频率为l580cm。
结构良好的石墨晶体，在这一频率附近有一尖锐的特征峰，特称为G线或G 带，表征碳的sp2键结构。
结构完美的天然石墨的G线位于1575cm-1。
含有畸变结构的石墨微晶常常还有一条谱线在1350cm-1附近，称为D带。
拉曼光谱 生物质炭
拉曼光谱生物质炭
拉曼光谱是一种分析物质结构和化学成分的光谱技术。
它基于拉曼散射现象，当激光束照射到物质上时，部分光子会与物质中的分子发生相互作用，导致光子的频率发生变化。
这种频率变化与分子的振动模式和化学键有关，因此可以提供关于物质结构和化学组成的信息。
生物质炭是由生物质（如植物、木材、农业废弃物等）在缺氧条件下经过热解和碳化过程制成的炭材料。
生物质炭具有高比表面积、多孔性和丰富的表面官能团，因此在环境修复、能源储存和催化等领域具有广泛的应用前景。
通过拉曼光谱分析可以研究生物质炭的结构特征、表面官能团以及炭化过程中发生的化学变化。
拉曼光谱可以提供关于生物质炭中碳原子的振动模式、化学键的信息，帮助了解生物质炭的石墨化程度、表面性质和官能团类型等。
拉曼光谱技术在生物质炭的研究中具有快速、无损和高分辨率的优点，可以帮助深入了解生物质炭的结构和性质，为其应用和优化提供重要的参考依据。
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。
炭材料的拉曼
炭素材料的拉曼光谱 (Raman spectrum of carbon materials)光通过介质后产生散射光；散射光的波数改变在10～4000cm-1范围内，这部分散射光所形成的光谱称为拉曼光谱。
l928年印度物理学家拉曼(C．V．Raman)首先用苯在实验上证实了这种散射的存在，因而得名。
前苏联物理学家兰茨贝格等在研究石英晶体的散射谱时也观察到这一现象。
20世纪60年代激光问世后，为拉曼技术提供了单色性、偏振性、方向性极好的强光源。
拉曼技术获得了迅速发展，成为材料科学研究中的重要手段之一。
在炭素材料的研究和鉴定中拉曼光谱的应用也日益广泛。
拉曼光谱的产生可用经典图像加以简单说明。
分子振动时各原子问的相对位置发生变化，其电极化率α可写成：(1)式中α0为原子在平衡位置时的电极化率，α1为电极化率随位置变化的部分，ν是原子简正振动频率。
在频率为v的外电场E的作用下，如外电场E的振动为：则分子感生的偶极矩P为：所以，感生偶极矩不但以外电场频率v振动产生弹性散射，而且频率振动产生非弹性散射，并在v的两侧对称分布。
这就是拉曼光谱。
同样，分子转动也可能产生频率改变的拉曼散射。
拉曼散射的频率与入射光频率之差叫拉曼位移，通常也称为拉曼光谱频率。
石墨具有六角碳网结构，网面内晶格振动具有拉曼活性。
这种振动称为E2g 型振动。
E2g型振动有两种E2g (1)和E2g(2).网面的相互振动，称为层面之间的剪切振动模式。
由于石墨网面之间的相互作用很弱，与这种振动相对应的拉曼谱频率很小，只为42cm-1。
E2g为石墨晶格网面内的伸缩振动，有时又称为高频面内振动模式。
这种振动较为强烈，在拉曼谱上对应的频率为l580cm。
结构良好的石墨晶体，在这一频率附近有一尖锐的特征峰，特称为G线或G 带，表征碳的sp2键结构。
结构完美的天然石墨的G线位于1575cm-1。
含有畸变结构的石墨微晶常常还有一条谱线在1350cm-1附近，称为D带。
碳材料拉曼激发波长
碳材料拉曼激发波长
（最新版）
目录
1.引言
2.碳材料的种类
3.拉曼激发波长的定义和原理
4.碳材料的拉曼激发波长应用
5.结论
正文
1.引言
碳材料是一种广泛应用于科研和工业领域的重要材料，其独特的物理和化学性质使其在诸多领域具有重要的应用价值。
在碳材料的研究中，拉曼激发波长是一个非常重要的参数，对于了解碳材料的结构和性质具有重要的意义。
本文将探讨碳材料的种类，拉曼激发波长的定义和原理，以及碳材料的拉曼激发波长应用。
2.碳材料的种类
碳材料主要包括以下几种：石墨、金刚石、富勒烯、碳纳米管和石墨烯。
这些碳材料在结构、物理性质和化学性质上都有很大的差异，因此它们的拉曼激发波长也各不相同。
3.拉曼激发波长的定义和原理
拉曼激发波长是指在拉曼光谱学中，激光激发样品后，样品发生拉曼散射，散射光的波长与激发光的波长相减所得的波长。
拉曼散射是一种非线性光学现象，其原理是激光光子与样品原子或分子的振动能级相互作用，使样品发生振动能级的跃迁，从而产生拉曼散射光。
4.碳材料的拉曼激发波长应用
碳材料的拉曼激发波长在材料表征、结构分析、应用研究等方面具有重要的应用价值。
例如，通过测量石墨烯的拉曼激发波长，可以确定其结构缺陷和晶格振动模式；在碳纳米管的研究中，拉曼激发波长可以用于判断纳米管的直径和结构；对于富勒烯，拉曼激发波长可以用于确定其分子结构和缺陷等。
5.结论
碳材料的拉曼激发波长是一个重要的参数，对于了解碳材料的结构和性质具有重要的意义。
不同种类的碳材料具有不同的拉曼激发波长，这为碳材料的表征和应用提供了一种有效的手段。
常见碳材料及其拉曼光谱
伴随着层数的增加强度提高
2D-Band
层 数 依 赖 性
1. 2. 3. 4.
e excitation e-phonon scattering Phonon with opposite momentum E-hole recombination
激发光能量依赖性
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
常见碳材料及其拉曼光谱
陈翠红 2008.12.02
常见的碳材料有:
三维的石墨，金刚石 二维的石墨烯，碳纳米带 一维的碳纳米管，碳纳米线 零维的富勒烯（C60）
建筑学家理查德· 巴克明斯特· 富勒 （Richard Buckminster Fuller） 设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑。
石墨的拉曼光谱
CVD法， C源：甲烷 Length：10um 直径：平均2n频率提高。 原因：管管相互作用， 内外管相互作用 WRBM=224/d+1 一般外管d>1.5nm W>160cm-1的峰只要 来源于内管直径 (b) A close-up view of the RBM of the DWNTs at different Elaser excitation
碳纳米管的结构
沿不同点阵方向卷曲二维石墨烯可形成不同类型的碳纳米管
手性矢量Ch = na1+ ma2 a1和a2为单位矢量，n,m为整数，手性角θ为手性矢量与a1之间 的夹角。 通常用(n,m) 表征碳管结构；也可用直径dt和螺旋角θ表示。
d t Ch / 3ac c (n 2 nm m ) /
无序诱导的D-band的产生---双共振拉曼散射
拉曼光谱简介-以碳材料为例
Near-field Raman spectra for individual LLCC@DWCNT
1500 C atoms
2300 C atoms
Performed in Lukas. Novotny’ lab
Two individual LLCC@DWCNTs with different frequencies were assigned to LLCCs including 1500 and 2300 carbon atoms, respectively.
• 变温，变压（结构变化） • 磁场，电场…
Lapin et al. Faraday Discussions, 2015
17
共振拉曼光谱
共振拉曼光谱的作用： 1) 增强拉曼信号（同时可能有荧光产生）； 2) 判断材料能级（et al. PhysRevB.91.205446
Voigt
6
拉曼光谱的分辨率
Spectrometer精度 激光波长 光栅 CCD（大小和类型Si/InGaAs） 间接相关：拉曼系统的调试；激光能量的 大小；基底的反射；样品的发射和散射
7
拉曼光谱的校准
一般意义下的调零：使用校样或者仪器调零 绝对数值校准：使用各种固定波长的lamp 换不同波长的激光（spectrometer位置的变 化以及激光波长偏移） 激光能量 光栅变化产生的影响 长焦镜头和短焦镜头的影响 Slit的影响 光路的调节
Chacon-Torres et al. ACS Nano 7, 9249 (2013) 16
拉曼光谱的类型
• • • • • • • • • 共焦显微拉曼光谱 透射拉曼光谱 偏振拉曼光谱 共振拉曼光谱 傅里叶变化拉曼光谱 表面增强拉曼光谱（SERS） 针尖增强拉曼光谱（TERS） 受激拉曼增益光谱（双激光） 拉曼联用（SEM、AFM、STM）…