新型碳材料石墨烯及其拉曼光谱毕业论文

3 石墨烯的拉曼光谱表征

石墨烯的优良特性及广阔的应用前景，如果研究进展顺利，对科技，经济和日常生活方面都有极好的帮助，因此，我们不得不重视这种新型的碳纳米材料——石墨烯。最理想的石墨烯是单层的，但其制作复杂，造价高昂，因此，根据应用的实际情况，可以使用双层、三层或多层的石墨烯片。但是不同层数的石墨烯的结构、性质、功能是否有所区别，我们并不能确定，因此，我们就要进行试验，对他们进行分析、区分。

拉曼光谱对物质结构非常敏感，不同物质的拉曼光谱是不同的，因此我们可以通过不同层数石墨烯的拉曼光谱表征，对它们进行分析。首先，我们可以研究一下普通石墨的拉曼光谱：

图4 两块不同石墨的拉曼光谱

如图可以发现，虽然所用石墨不同，但它们的拉曼光谱有相似的地方，它们都有两个是两峰的强度有较大差别。其中D（defect）峰表示物质的缺陷和掺杂程度,石墨和石墨烯的层数越多，其D峰强度越大，缺陷也就越大。石墨烯的拉曼光谱是否也是如此？为了探究这个问题，我们对单层、双层、三层三种石墨烯片进行了测试，并制出了它们的拉曼光谱，下面我们对它们进行分析。 3.1 实验器材及装置

拉曼测量采用Jobin-Yvon Horiba的HR 800型共焦显微拉曼光谱仪，配备1800 grmm光栅，50倍长焦显微物镜，CCD探测器。激发光源为氩离子激光器，波长514.5 nm。 3.2 实验数据分析

运用拉曼光谱仪对三种不同层数的石墨烯进行了测试，测出了三组数据，对这些数据的分析我们用了Origin软件，并作出了图像。

300002669.8Intensity/a.u.20000100001580.524520100020003242.44253.1Raman shift/cm3000-140005000

图5 单层石墨烯拉曼光谱

1578.32683.310000Intensity/a.u.50003239.82450.904271.6100020003000Raman shift/cm-140005000

图6 双层石墨烯拉曼光谱

1579100002671.6Intensity/a.u.50002448.4020003243.24265.630004000-1Raman shift/cm

图7 三层石墨烯拉曼光谱

以上是三种不同层数的石墨烯的拉曼光谱，可以发现在光谱上都有五个明显的峰，从左到右分别为G峰、2D1B峰、2D1A峰、2D2B峰、2D2A峰，可以发现在各波峰位置，相对强度，峰宽是有一定差别的。下面我们对这些方面进行分析。 3.3 实验结果分析

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

Area 2.5448E5 6.5973E5 1.0046E6 93113 48777

Center 1578.0 1421.7 2684.8 3258.1 4264.3

表2 双层石墨烯实验数据

1 2 3 4 5

Area 2.4004E5 37205 9.7274E5 26617 9.0230E5

Center 1576.4 2452.8 2677.5 3242.2 5313.2

表3 三层石墨烯实验数据

Width 14.138 29.236 54.517 14.467 4739.8

Height 10809 810.15 11359 1171.3 121.19

Width 12.887 1555.1 47.589 11.516 130.55

Height 12571 270.07 13413 1711.2 237.86

Area 1.6064E5 49919 1.0086E6 28142 1.5560E7

Center 1580.3 2455.1 2670.6 3241.5 4241.6

表1 单层石墨烯实验数据

Width 13.471 27.545 23.571 10.366 454.14

Height 7591.3 1153.7 27240 1728.3 193.25

间并没有出现波峰，也就是说不存在D峰，因此，三种石墨烯的纯度比较高。对于波峰出现在附近G峰，是由碳原子的面内振动引起的，能有效反应石墨烯的层数。由上述表格分析可知G峰会随着石墨烯的层数的增加，向左(低波位)有少许移动，其位移与相关。此外，G峰容易受参杂影响，所以其峰位与峰宽可用于分析参杂水平[18]。

[1] 波峰出现在附近的峰为2D1A峰，极易受激发波波长影响。由表格分析，随着石墨烯片

层数的增加，其2D1A峰的半高全宽（width）会逐渐增宽，而峰高（, et al. The structure

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