常見碳材料以及其拉曼光譜

1、關(guān)于常見碳材料及其拉曼光譜第一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 常見的碳材料有: 三維的石墨，金剛石 二維的石墨烯，碳納米帶 一維的碳納米管，碳納米線 零維的富勒烯（C60）建筑學(xué)家理查德巴克明斯特富勒（Richard Buckminster Fuller）設(shè)計的美國萬國博覽館球形圓頂薄殼建筑。 第二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月石墨的拉曼光譜自然界中并不存在宏觀尺寸的石墨單晶，而是含有許許多多任意取向的微小晶粒（100um）。高定向熱解石墨（HOPG）是人工生長的一種石墨，其碳平面幾乎完美地沿其垂直方向堆疊，然而沿著石墨平面內(nèi)，晶粒仍然存在任意取向但非常小。第三張，PP

2、T共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）結(jié)構(gòu)不同，拉曼光譜不同（2）G-band(1580cm-1)是由碳環(huán)或長鏈中 的所有sp2原子對的拉伸運動產(chǎn)生的。（3）缺陷和無序誘導(dǎo)D-band（1360cm-1）的產(chǎn)生。（4）一般我們用D峰與G峰的強度比來衡量碳材料 的無序度。第四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1355cm-1峰的出現(xiàn)歸結(jié)于微晶尺寸效應(yīng)使得沒有拉曼活性的某些聲子在選擇定則改變后變得有了拉曼活性。發(fā)現(xiàn)D模對于拉曼活性G模的相對強度與樣品中石墨微晶尺寸的大小相關(guān)。商用石墨第五張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月D-band的發(fā)現(xiàn)及其研究 1970年最先報道了無序誘導(dǎo)的D

3、模。 1981年，一些人利用不同的激發(fā)光能量研究了石墨的拉曼光譜，得出D模頻率隨激發(fā)光能量的線性移動。斜率在4050cm-1/ev之間。 1990年，一些人通過實驗總結(jié)了D模強度和樣品中各種無序或缺陷的相互關(guān)系，證明無論石墨存在任何形式的無序，D模都會出現(xiàn)。 無序誘導(dǎo)的D-band的產(chǎn)生-雙共振拉曼散射第六張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月D,2D-Band-Double Resonancee excitatione-phonon scatteringdefect scatteringE-hole recombinationD-BandKG-Band伴隨著層數(shù)的增加強度提高第七張，PP

4、T共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2D-Bande excitatione-phonon scatteringPhonon with opposite momentumE-hole recombination層數(shù)依賴性激發(fā)光能量依賴性第八張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月石墨的拉曼光譜不同點不同偏振方向的拉曼光譜（a）完美石墨晶體（b）有缺陷的石墨第九張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（a）D模的相對強度與石墨微晶尺寸La的相互關(guān)系。（b）石墨一階和二階拉曼模的激發(fā)光能量依賴性。激發(fā)光能量增加，D模頻率向高能方向移動。激發(fā)光波長在近紅外到近紫外是線性的，斜率4050cm-1/e

5、v2D的大概是D的兩倍第十張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月小結(jié)對完美石墨，1580cm-1的E2g光學(xué)膜的拉曼峰強不依賴于拉曼實驗中激發(fā)光偏振方向。對無序石墨， E2g譜線在垂直和平行偏振配置下的強度不同，說明石墨微晶的尺寸較小并任意取向。G*的頻率比G的兩倍大，可能是縱向光學(xué)聲子支的過度彎曲導(dǎo)致。一般來說，非拉曼活性振動倍頻模的二階拉曼散射在石墨中是允許的。聲子頻率的激發(fā)光能量依賴性及其他效應(yīng)都起源于與石墨和其他sp2鍵碳材料特殊的電子能帶結(jié)構(gòu)相關(guān)的雙共振拉曼散射效應(yīng)。第十一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月Graphene的結(jié)構(gòu)及其拉曼光譜半金屬性石墨烯的手性石墨烯是一種

6、其禁帶寬度幾乎為零的半金屬/半導(dǎo)體材料 在2006 2008年間, 石墨烯已被制成彈道輸運晶體管(ballistic transistor)，平面場效應(yīng)管(Field-Effect Transistors)，并且吸引了大批科學(xué)家的興趣 第十二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月石墨烯的拉曼光譜(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 cm-1.(b) Evolu

7、tion of the spectra at 514 nm with the number of layers. (c) Evolution of the Raman spectra at 633 nm with the number of layers.Graphene中心無缺陷存在第十三張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月(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

8、 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.（d）D峰的產(chǎn)生及峰位的不同（e）2layer 2D峰由四個組成第十四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月單層及雙層graphene2D峰的雙共振過程聲子支的分裂1.5nmW160cm-1的峰只要來源于內(nèi)管直徑D峰半高寬20cm-1第三十一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月CNTs的D-band的頻率隨激發(fā)光能量的降低而減小相同激發(fā)光能量下，DWNTs

9、的D峰頻率最低。內(nèi)外層作用力的影響。第三十二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月線性關(guān)系斜率26.5cm-1/evCNTs:WD=W0+26.5ElaserMWNTs W0=1285DWNTs 1260SWNTs 1270第三十三張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)論由于內(nèi)外層相互作用，SWNTs與DWNTs的拉曼光譜不同。直徑越小，彎曲度越大，電子云形狀變化越大，相反，直徑越大，彎曲度越小，電子云接近石墨的情形，性質(zhì)接近石墨。第三十四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二維碳材料carbon nanowalls第三十五張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二維碳材料carbon nanowallsSEM images of CNWs gr