碳材料在儲氫、半導體器件、鋰電池、催化劑載體等領域具有非常廣闊的應用前景。其中的碳納米管和石墨烯產業已經從實驗室走向產業化，成為了中國新材料產業乃至制造業實現彎道超車的突破口。據預計，未來中國碳材料市場銷量將保持高增長趨勢，結合中國動力電池協會發布的鋰電池產業數據，預測未來市場年均復合增長率將達到58%，2026年將突破90萬噸，有望逼近100萬噸大關。

碳材料的表征分析對于材料性能研究至關重要。傳統掃描電鏡系統能給出材料形貌信息，EDS可以對材料微區成分元素種類與含量進行分析，分子成鍵信息主要有紅外和拉曼光譜兩種方法表征，可反映碳材料電化學性能等關鍵信息。其中拉曼光譜更擅長表征碳材料中C-C，C=C，C≡C，O-O，N≡N等無紅外活性的共價鍵類型，因此成為當下更為常用的無損快速高分辨的分析技術。

拉曼光譜可以高效地表征碳材料的石墨烯層數、層堆疊方式、應變、邊界和無序度等信息，是一種極其有效且高精度的實驗手段，被廣泛地應用在碳材料的實驗中。拉曼光譜的主要信息來自拉曼特征峰，蘊含很多信息，包括峰位、峰強、半峰寬等。鑒知技術RS3100科研型拉曼光譜儀在碳材料樣品分析方面有許多實際應用案例，下圖為實驗人員使用RS3100光學探頭測試了添加不同含量增強劑的片狀樣品A、B、C。

圖1 測試場景圖

在532nm激光激發下，RS3100拉曼光譜儀采集到的單層石墨烯的典型拉曼光譜圖如下圖所示。其對應的特征峰分別位于1585 cm^-1附近的G峰和位于2695 cm^-1左右的2D峰，如果石墨烯的邊緣較多或者含有缺陷，還會出現位于1355cm^-1左右的D峰。對A、B、C三款樣品，測量全譜段的原始拉曼光譜有峰高比的差異，A，B，C樣品差異內容為ID/IG=0.32，0.31，0.205。

圖2 RS3100采集的三種片狀碳材料樣品的拉曼光譜圖

結果表明，可以通過鑒知技術RS3100科研型拉曼光譜儀對石墨烯、碳納米管、碳復合材料等材料進行表征。

在碳材料制備研究中使用拉曼光譜的主要目的是結構信息的表征，碳材料特征拉曼峰位所對應的一般性解釋如下[1,2]：

G峰：在1580 cm^-1附近，歸屬于碳原子面內鍵的伸縮振動模，與石墨化程度有關；其峰寬與峰強也與缺陷有關；峰位與碳材料形態也有一定關系，如在碳納米管中該峰會向低波數移動。

D峰：在1350 cm^-1附近，歸屬于無序誘發的六邊形布里淵區的邊界振動模，用于缺陷表征。

碳材料的D帶和G帶強度比（ID/IG）ID/IG的比值通常與結構混亂程度和缺陷數量有關，比值越高，說明鍵合無序、空位和缺陷越多，越有利于電化學性能的提高。

2D峰（也被稱為G’峰）：在2680 cm^-1附近，用于表征石墨烯樣品中碳原子的層間堆垛方式（或層數）。

參考文獻

[1] 李杰. 碳基電極材料的可控制備及其電化學儲能應用研究[D]. 中國科學技術大學, 2022.DOI:10.27517/d.cnki.gzkju.2022.000367

[2] 辛伍紅. 碳材料拉曼測試中激發光能量的選擇[J]. 化工時刊, 2020,34(06):1-4.DOI:10.16597/j.cnki.issn.1002-154x.2020.06.001

RS3100 科研型拉曼光譜儀

1.產品介紹

北京鑒知技術有限公司RS3100科研型拉曼光譜儀是一款高性能的檢測設備，可快速無損地對化學品進行分析，具有高靈敏度、高信噪比、低熒光、高穩定性等優異的性能。

RS3100拉曼光譜儀采用532 nm波長激發，內置透射光柵光譜儀，和-80 ℃深度制冷科研型相機，并采用多芯光纖收集方案，具有極高的靈敏度，可充分滿足化學分析、材料研究等領域的檢測需求。

2.產品特點

• 高通量、低噪聲：配備高通量設計的透射式光柵光譜儀

• 信噪比高：-80℃科研深度制冷相機，高靈敏度、低噪聲

• 穩定性高：內置小型抗振平臺，有效保護光路

• 軟件強大：具備數據采集、數據平滑、降噪、差譜、比對、定量分析方法建立等豐富功能

• 多功能檢測附件：配備固體套筒、液體套筒、密閉檢測倉等可適用于固體、粉末、液體等多種不同形態樣品的檢測