| 发布日期：2023-11-08 |
碳是世界上含量最广的一种元素。它具有多样的电子轨道特性，再加之SP2的异向性而导致晶体的各向异性和其排列的各向异性，因此以碳元素为唯一构成元素的的碳材料，具有各种各样的性质。在历史的发展中，传统的碳材料包括：木炭、竹炭、活性炭、炭黑、焦炭、天然石墨、石墨电极、炭刷、炭棒、铅笔等。而随着社会的发展人们不断地对碳元素的研究又发明了许多新型炭材料：金刚石、碳纤维、石墨层间化合物、柔性石墨、核石墨、储能型碳材料、玻璃碳等。其中新型纳米碳材料：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
图1 碳材料（来自网络）
拉曼光谱是一种重要的分析和研究工具，拉曼散射是由C.V. Raman于1928年确认的一种光散射技术。在这一过程中，入射光子和样品间相互作用产生了与入射光子不同波长的散射光子，拉曼测试就是通过收集这些散射光子并研究其波长分布特点，实现化学品鉴别、分子结构表征、成键效果、样品所处环境以及内部应力分布等研究目标。碳材料是由对称的碳-碳共价键构成，由于组成单一但结构多样，其有效表征是一个难题。拉曼光谱可以对碳材料结构间的微小变化进行表征，是一种强大的表征工具，是当前表征碳材料的最有效手段之一，可以对碳材料分子结构、成键效果、载荷以及内部应力分布做全面的研究。
二、石墨烯测试
2.1测试设备
如海光电532显微拉曼光谱仪
图2测试场景图
2.2测试结果
分别使用如海532显微拉曼对三个石墨烯样品（SiO2/Si基底）进行测试，三个样品分别对应单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯。图3为三个石墨烯样品的显微成像结果。
图3 (a)单层石墨烯;(b)双层石墨烯;(c)少层石墨烯
石墨烯样品的拉曼测试结果如图4所示，图中可观察到明显的碳材料G峰和2D峰。此外从图中可以看出，单层石墨烯的G'（2D）峰强度大于G峰，并具有完美的单洛伦兹峰型，随着层数的增加，G'（2D）峰半峰宽增大且向高波数位移 ，这是因为G'（2D）峰产生于一个双声子双共振过程，与石墨烯的能带结构紧密相关，与此同时G峰、G'（2D）峰的强度比随着层数的增加而发生变化，为石墨烯层数的判断提供依据。
图4 不同石墨烯样品拉曼测试结果
三、金刚石测试
3.1测试设备
如海光电便携式拉曼光谱仪Portman532
图5 测试场景图
3.2测试结果
图6为不同人造金刚石磨料测试结果，其中1332cm-1附近是金刚石的一阶拉曼谱线，代表金刚石微粉的有效成分，3140cm-1处与晶体杂质成分及含量以及晶体内部缺陷相关。
图6 不同人造金刚石磨料拉曼测试结果
金刚石NV色心溶液测试结果见图7，图中1435cm-1，3149cm-1特征峰，分别对应NV色心的NV0的零声子线与NV-的零声子线，可通过这两处特征峰反映金刚石中NV色心的含量，测试结果与文献报道相吻合。
图7 金刚石NV色心溶液测试结果
四、碳化硅
4.1测试设备
如海光电532显微拉曼光谱仪
图8测试场景图
4.2测试结果
SiC拉曼测试结果见图9，从图中可观察到明显的SiC 特征位移（775cm-1），与文献报道一致。
图9 SiC拉曼测试结果
四、实验结论
实验结果表明，可以通过如海光电532拉曼光谱仪对石墨烯、金刚、碳化硅等碳材料进行表征。
参考文献
[1]费拉里罗伯逊谭平恒李峰成会明.碳材料的拉曼光谱:从纳米管到金刚石[M].化学工业出版社,2007.
[2] 王生毅. 金刚石NV色心系综制备与表征技术研究[D].中北大学, 2018.
[3]辛伍红.碳材料拉曼测试中激发光能量的选择[J].化工时刊, 2020, 34(6): 4
五、Portman532便携式拉曼光谱仪
1、产品简介
Portman532便携式拉曼光谱仪配置了一款适用于拉曼光谱检测的面阵式光纤光谱仪，相比传统的532nm拉曼光谱仪，Portman532的灵敏度得到很大的提升，能够检测到细胞级别的微弱拉曼信号。适用于对原材料的筛选、现场检测、石墨烯合成反应、生物医疗、体外诊断及物质分析鉴定等场景；使用方便，操作简单。检测结果客观准确。客户可根据应用需求选择最适合的产品。
2、产品特点
Ø 检测范围广：200-4000cm-1；
Ø 信号灵敏度高，可分辨硅片的二阶峰；
Ø 能测出鸡肉脂肪细胞信号；
Ø 高度集成，轻巧便捷；
Ø 高稳定性。
六、产品推荐
Ø MR532显微拉曼光谱仪
1、产品简介
MR532显微拉曼光谱仪是由LED光源、金相显微镜等部分构成。操作简单，采集速度快，在短时间内观察到样品的微观结构与拉曼光谱信息，能够快速帮助用户对样品进行检测与分析。在生物医疗、光致发光、微塑料、二维材料石墨烯等科研领域中广泛应用。可支持拓展Mapping平台（即拉曼光谱成像功能），可以对样品微区进行拉曼光谱成像。用图像的方式直观显示样品的化学成分分布、表面物理化学性质等更多信息。高精度移动平台，最小步进1 μm，可精确探测到样品的拉曼信号。软件功能完善，可实现自动聚焦功能、明场图像拼接以及mapping图像显示。
2、产品特点
Ø 检测速度快：能够快速得到样品的微观结构与拉曼光谱信息；
Ø 软件功能全面：自动聚焦、谱图叠加，明场图像拼接以及mapping图像显示；
Ø 光谱性能优异：仪器的重现性、灵敏度、分辨率等性能优异；
Ø 灵活便携：即插即用，可根据样品状态调整。
