石墨烯的表征方法ppt课件

周猛2017.10.26,石墨烯的表征方法研究,1,石墨烯简介TEM表征AFM表征XRD表征Raman表征IR表征结语,目录,2,石墨烯简介,石墨烯是由单层sp2碳原子组成的六方蜂巢状二维结构，它是一种碳质新材料。其结构分解可以变成零维的富勒烯，卷曲可以形成一维的碳纳米管，叠加可以形成三维石墨。,3,TEM表征,在TEM照片中，不能精确地表征石墨纳米薄片的厚度，但可以从片层翘起的边缘和突起褶皱的宽度，估测片层的厚度。,图(a)中的样品为单层的石墨烯。图2(b)中的样品层数较厚，是几层叠加的结果,4,AFM表征,将氧化石墨烯沉积在云母片上,利用蔗糖溶液还原后进行AFM表征,如图所示,图中的高度剖面图(Z)对应着图中两点(Z1、Z2)的高度差即石墨烯的厚度,同时若将直线上测量点选择在石墨烯片层的两端,还可以粗略测量石墨烯片层的横向尺寸。,5,XRD表征,在用氧化还原法制石墨烯的实验中，对天然石墨、氧化石墨烯和石墨烯分别进行了粉末X射线衍射分析，其分析结果如图。a天然石墨b氧化石墨烯c石墨烯,2=26.5,2=10.8,2=23,2dsin=n,6,曲线(a)在2=26.5处具有一条较高强度的衍射峰，说明天然石墨的存在以及利用布拉格公式（2dsin=n）算得在(002)处的晶面层间距约为0.34nm。曲线(b)是氧化石墨烯的XRD图，其(002)层间距的衍射峰左移至10.8左右且强度降低。这是由于加入强氧化剂后，氧与碳原子的多种键合作用，使得石墨片层与层之间，以及层边缘等位置引入了含氧官能团和其他缺陷，最终使得层与层间的距离增大；此外，26.5处石墨晶面峰强度减弱，说明了石墨结晶程度变差，且由原来的较大的体状变成了剥离的较薄的片层。曲线c是石墨烯的XRD图，可以看出(002)层间距的衍射峰右移至23左右，且变低变宽。这说明经过肼还原的氧化石墨烯仍有部分含氧官能团残存于碳层中，从而使得该石墨烯的层间距要稍大于0.34nm。,7,Raman表征,拉曼光谱是用来表征碳材料最常用的、快速的、非破坏性和高分辨率的技术之一。理论上,石墨烯在SiO2/Si基底上的拉曼G峰强度随着层数的增加而线性增加,其强度正比于激光穿透深度范围内的石墨烯层数。实验发现石墨烯的G峰强度在10层以内线性增加。在少层范围内,可以通过拉曼光谱比较快速准确地判断石墨烯的层数。另外,G峰频率随层数增加向低波数位移,与层数的倒数成线性关系,G(n)G()/n,其中5.5cm-1,8,9,IR表征,红外光谱在石墨烯研究中,主要用来表征石墨烯及其衍生物或复合材料的化学结构。化学法制备石墨烯时,天然石墨经氧化插层后会在层间和边缘引入一些含氧官能团,主要包括-COOH(边缘)、-OH、-C-O-C-(片层表面)和环氧基等。,10,图(a)是化学沉积在导电玻璃ITO（氧化铟锡）基底上的氧化石墨烯薄膜(EGO)和经电化学还原得到的氧化石墨烯薄膜(EGS)的红外谱图,显然,相比还原前,还原后的产物各含氧基团的吸收峰都有减弱,为电化学还原的有效性提供了佐证。,羟基振动和变形：约3400和1410cm-1羰基伸缩振动：约1726cm-1环氧基伸缩振动：约1226cm-1烷氧基伸缩振动：约1052cm-1水分子变形振动：约1620cm-1,11,结语,随着石墨烯研究的不断进展,石墨烯的表征手段也越来越丰富。但石墨烯的厚度一般仅为几个原子层,晶体缺陷、表面吸附物质的不同和制备方