常见碳材料的课件.ppt

:三维的石墨,金刚石二维的石墨烯,碳纳米带一维的碳纳米管,碳纳米线零维的富勒烯(C60)建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒(RichardBuckminsterFuller)设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑。石墨的拉曼光谱自然界中并不存在宏观尺寸的石墨单晶,而是含有许许多多任意取向的微小晶粒(100um)。高定向热解石墨(HOPG)是人工生长的一种石墨,其碳平面几乎完美地沿其垂直方向堆叠,然而沿着石墨平面内,晶粒仍然存在任意取向但非常小。(1)结构不同,拉曼光谱不同(2)G-band(~1580cm-1)是由碳环或长链中的所有sp2原子对的拉伸运动产生的。(3)缺陷和无序诱导D-band(~1360cm-1)的产生。(4)一般我们用D峰与G峰的强度比来衡量碳材料的无序度。1355cm-1峰的出现归结于微晶尺寸效应使得没有拉曼活性的某些声子在选择定则改变后变得有了拉曼活性。发现D模对于拉曼活性G模的相对强度与样品中石墨微晶尺寸的大小相关。商用石墨D--band的发现及其研究1970年最先报道了无序诱导的D模。1981年,一些人利用不同的激发光能量研究了石墨的拉曼光谱,得出D模频率随激发光能量的线性移动。斜率在40~50cm-1/ev之间。1990年,一些人通过实验总结了D模强度和样品中各种无序或缺陷的相互关系,证明无论石墨存在任何形式的无序,D模都会出现。无序诱导的D-band的产生---双共振拉曼散射D,2D-Band-DoubleResonanceeexcitatione-phononscatteringdefectscatteringE-binationD-BandKG-Band伴随着层数的增加强度提高2D-Bandeexcitatione-phononscatteringPhononwithoppositemomentumE-bination层数依赖性激发光能量依赖性石墨的拉曼光谱不同点不同偏振方向的拉曼光谱(a)完美石墨晶体(b)有缺陷的石墨(a)D模的相对强度与石墨微晶尺寸La的相互关系。(b)石墨一阶和二阶拉曼模的激发光能量依赖性。激发光能量增加,D模频率向高能方向移动。激发光波长在近红外到近紫外是线性的,斜率40~50cm-1/ev2D的大概是D的两倍