共振增强拉曼光谱技术在单壁碳纳米管表征中的应用

共振增强拉曼光谱技术是表征和研究单壁碳纳米管(SWNTs)的有力工具, 它既能用于SWNTs的几何结构表征, 又能反映SWNTs的电子态密度信息. 特别指出的是, 由于共振拉曼效应, 它能够灵敏地检测单根SWNT的局域信息. 本文首先概述了SWNTs拉曼光谱的RBM峰、G峰、D峰和G'峰的特征和应用, 然后综述了共振增强拉曼光谱在SWNTs的结构表征、形变测量、缺陷测量和温度测量中的应用和进展, 最后讨论了共振拉曼光谱在SWNTs表征方面所面临的机会和挑战.     

拉曼光谱表征石墨烯材料研究进展

石墨烯独特的二元化电子价键结构使其在纳米电子器件中具有良好的应用前景。拉曼光谱作为一种灵敏、便捷的技术,已被成功用于表征石墨烯的结构和特性。本文主要介绍对沉积在不同基底以及掺杂的石墨烯所进行的拉曼光谱研究。通过对铟锡氧化物、蓝宝石和玻璃基底上石墨烯的拉曼光谱的观察,发现在不同基底上的石墨烯拉曼G峰与2D峰会有不同程度的位移,但2D峰峰值可判断石墨烯层数这一结论仍适用。掺杂可改变石墨烯的荷电状态,使石墨烯表现出空穴(p)型或电子(n)型掺杂特性,通过石墨烯拉曼光谱的变化可以定性石墨烯的掺杂类别并定量表征石墨烯的载流子浓度。     

拉曼光谱表征石墨烯材料的研究进展

石墨烯独特的二元化电子价键结构使其在纳米电子器件中具有良好的应用发展前景。拉曼光谱作为一种灵敏、便捷的技术,已被成功地用作表征石墨烯的结构和特性。本综述着重对沉积在不同基底以及掺杂的石墨烯拉曼光谱研究做了一个简单的总结。通过对铟锡氧化物、蓝宝石和玻璃基底上的石墨烯拉曼光谱进行观察,发现在不同基底上的石墨烯拉曼G峰与2D峰峰值会有不同程度的偏移,但2D峰峰值可判断石墨烯层数这一结论仍适用。掺杂可改变石墨烯的荷电状态,使石墨烯表现出空穴（p）型或电子（n）型掺杂特性,通过石墨烯拉曼光谱的变化可以定性石墨烯的掺杂类别并定量表征石墨烯的载流子浓度。     

氧化石墨烯的可控还原及结构表征

采用氧化还原法, 通过控制还原时间制备了不同还原程度的石墨烯; 用红外光谱、 紫外光谱、 拉曼光谱、 X射线衍射、 热重分析、 电导率测量等多种手段系统研究了不同还原程度石墨烯的结构与性能; 采用透射电子显微镜、 扫描电子显微镜和原子力显微镜比较了氧化石墨烯和石墨烯的形貌. 结果表明, 随着还原程度的增加, 石墨烯中含氧基团减少, 紫外吸收峰逐渐红移, D带与G带的强度比增加, 热稳定性和导电性提高. 微观结构表征说明石墨烯比氧化石墨烯片的厚度增加, 褶皱增多.     

退火时间对6H-SiC(0001)表面外延石墨烯形貌和结构的影响

在分子束外延(MBE)设备中,采用高温退火的方法在6H-SiC(0001)表面外延石墨烯,并研究了退火时间对外延石墨烯形貌和结构的影响.利用反射式高能电子衍射(RHEED)、原子力显微镜(AFM)、激光拉曼光谱(Raman)和近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)等实验技术对制备的样品进行了表征.RHEED结果发现,不同退火时间的样品在SiC衍射条纹的外侧都出现了石墨烯的衍射条纹.AFM测试表明,外延石墨烯的厚度随退火时间增加而增大,且样品孔洞减少、表面更加平整.Raman测试表明,外延石墨烯拉曼谱中2D峰和G峰的位置相对高定向热解石墨(HOPG)中2D峰和G峰的位置蓝移,且退火时间增加,峰的蓝移量减小.对样品中碳原子K边NEXAFS谱测量显示,样品中存在sp2杂化的碳原子,退火时间增加使碳原子的1s→π以及1s→σ吸收的强度增大,且1s电子到π态的吸收峰相对HOPG的向高能偏移.     

单根(7,5)蛇形单壁碳纳米管的拉曼光谱(英文)

研究了单根(7,5)蛇形单壁碳纳米管的拉曼光谱特征,观察到了环呼吸振动峰(RBM)、环呼吸振动的倍频峰(2RBM)、介于中间频率的振动峰(IMF)、无规振动峰(D)、剪切振动峰(G)、中间频率振动峰(M)、剪切振动和环呼吸振动的和频峰(G+RBM)、面内横向光学声子和纵向声学声子的和频峰(iTOLA)、无规振动的二次共振峰(G′或者2D)以及其它一些归属不清楚的拉曼峰.不同激发波长和不同激发偏振拉曼光谱研究表明,这些拉曼光谱峰显示出了非常强的激发能量和激发偏振的选择性.     

聚甲基丙烯酸甲酯接枝多壁碳纳米管的制备及表征

采用原位聚合的方法,分别在本体及超临界CO2介质中将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝到多壁碳纳米管(MWNTs)表面,通过GPC、拉曼光谱、TGA等手段对样品进行表征.聚合产物的GPC结果表明,体系中的PMMA存在游离和接枝两种状态;拉曼光谱中峰的红移以及D峰与G峰强度比值的增加证明PMMA与MWNTs之间存在化学键作用;TGA结果表明PMMA在本体和超临界CO2中的接枝率分别为39 %和27%.     

Ru/磺化石墨烯催化木糖直接转化制备糠醇

以氧化石墨烯为载体,在其表面引入酸性位-SO_3H和金属位Ru,制备了Ru/磺化石墨烯金属-酸双中心催化剂(Ru/SRGO).采用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、激光拉曼光谱(Raman)、X-射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和酸-碱滴定等技术对催化剂的结构和性质进行了表征.相对氧化石墨烯,磺化改性后石墨烯的特征衍射峰向低角度偏移(XRD),在Raman光谱中其D峰发生红移,G峰发生蓝移,结合I_D/I_G的比值证实其表面产生更多有利于活性金属Ru负载及其稳定的缺陷位.酸性表征显示催化剂表面-SO_3H密度随磺化过程中添加磺化试剂含量的增加而增加.在催化木糖直接制备糠醇的反应过程中,催化剂的活性与其表面的酸量呈正相关,而产物糠醇的选择性则随酸量的增加呈现"火焰山形态"分布,在金属和酸双中心量的匹配及其协同催化下,在150℃,1 MPa H_2条件下,实现了木糖高效转化制备糠醇,其收率达70.4%.     

含5-氟尿嘧啶的复合结构纳米颗粒的合成及其光谱研究

合成了包覆有5-氟尿嘧啶的银/二氧化硅复合结构纳米颗粒.用透射电子显微镜、红外光谱和拉曼光谱对合成的化合物进行了表征.讨论了药物分子在银表面的拉曼增强效应以及二氧化硅壳层对它的影响.     

石墨烯嵌锂的拉曼成像

锂离子电池由于具有高能量密度,高循环寿命,低自放电率的优势,成为当前使用最为广泛的储能器件。层状材料是极为常用的负极材料,其微观嵌锂行为的研究对提高电池的能量密度和循环寿命有重要意义。本工作发展了一种新的平板微电池结构,可用于研究锂离子在各类二维层状纳米材料中的嵌锂行为。我们用机械剥离的单片少层石墨烯为正极,热蒸镀的锂金属为负极,构成石墨烯电池,用恒电压放电的方法进行嵌锂测试。采用拉曼成像技术收集石墨烯G峰信号的空间分布,实现对锂的嵌入过程的显微观测。发现了锂在石墨烯中沿层间扩散迁移,以及石墨烯断层对锂扩散的阻碍作用。这些结果有助于理解放电时锂在石墨烯电极中扩散过程,并且这项研究开发的平板微电池结构可用于多种材料的电化学过程中的微观过程表征,同时可实现与光学、电学、电子显微学等多种表征手段的兼容,具有较好的应用前景。     

红外和拉曼光谱用于对丝蛋白构象的研究

动物丝纤维和相关丝蛋白材料的性能与丝蛋白本身的二级结构即构象密切相关。红外光谱和拉曼光谱是研究蛋白质构象的有力手段，因此在丝蛋白结构的研究中也有广泛的应用。本文综述了红外光谱和拉曼光谱在家蚕、野蚕(主要是柞蚕)和蜘蛛丝蛋白研究方面的应用，并对表征丝蛋白各种构象的红外和拉曼特征峰进行了较为全面的归纳总结。     

一种有效的制备聚乙二醇修饰氧化石墨烯的方法

为提高氧化石墨烯(GO)的生物相容性从而扩展其在高性能生物材料制备中的应用,采用甲苯-2,4-二异氰酸酯作为桥联剂,制备了四臂星型聚乙二醇修饰氧化石墨烯(GO-TDI-sPEG),该产物在水中仍然可以稳定分散.采用傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)和热重分析(TGA)对接枝产物进行表征.产物在2861 cm-1和1093 cm-1处出现的特征红外吸收表明sPEG已接枝到GO上.产物的Raman光谱中D模与G模信号变弱,且ID/IG值变化不大,说明sPEG改性后的氧化石墨物理结构没有发生变化.XRD曲线上产物衍射峰消失,表明经聚合物修饰后氧化石墨被完全剥离.TGA数据表明原始GO在约160℃开始发生热失重,经修饰后,大约在260℃开始热失重,热稳定性增加了约100℃.由TEM图片可以观察到GO及改性石墨烯产物剥离程度较高,且片上分布有较多聚合物点.且AFM图片显示GO的平均厚度大约为0.85 nm,接上聚合物后部分厚度增加到约1.2 nm.     

普鲁士蓝膜修饰铂电极的现场拉曼光谱电化学表征(英文)

采用现场拉曼光谱电化学技术表征了普鲁士蓝膜修饰铂电极的循环伏安过程 .结果显示 ,随着修饰膜的微观结构由普鲁士蓝向普鲁士白或相反过程转化 ,表征两种不同结构的拉曼特征振动谱峰及其强度变化呈现出明显的可逆特征 .     

烟煤的拉曼光谱分析

为了分析煤的化学结构及性质,本文对大同塔山矿的煤样进行拉曼光谱测试。结果表明:在拉曼光谱一级模内存在两个明显的振动峰,分别为1 367cm~(-1)的D峰与1 593cm~(-1)的G峰,通过峰强度比(I_D/I_G=0.72)和半峰宽等信息可以确定出样品中芳香层排列有序化程度较高,侧链及杂原子含量较低。除此之外,在拉曼光谱中还发现方解石、白云石、金红石、锐钛矿、磁铁矿等无机矿物质的特征峰。对煤样进行X-射线衍射(XRD)和X-射线荧光光谱(XRF)测试,在XRD光谱中发现了金红石、锐钛矿及磁铁矿的衍射峰,在XRF测试中发现Al、Si、P、S、Ca、Ti、Fe、Sr等元素类型,证实了上述矿物质的存在。     

氧化石墨的谱学表征及分析

采用改进的Hummers法,通过改变氧化剂用量获得不同氧化程度的氧化石墨,用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)对产物进行结构和谱学特性的表征,并结合数学分析软件对部分红外和拉曼数据进行分峰拟合。结果表明,石墨经氧化后形成了含有C-OH、-COOH和C-O-C等官能团的石墨层间化合物;氧化剂用量较少时,石墨片层插层氧化不完全,产物的结构中仍存在未被氧化的原石墨周期性结构;随着氧化剂用量的增加,氧化石墨产物的XRD图中原石墨(002)衍射峰逐渐消失,结构中含氧官能团的量逐渐增加,产物的亲水性也逐渐增强;通过对红外光谱的拟合发现,氧化石墨样品在3 198 cm^-1附近有一个红外吸收峰,应归属于C-OH中OH的伸缩振动;随着氧化剂用量的增加,所得氧化石墨产物的拉曼光谱中D峰与G峰的强度积分比R(I_D/I_G)逐渐增大,产物结构中sp²平面域的平均尺寸逐渐减小。     

石墨烯薄膜的制备和结构表征

采用氧化还原法制备了石墨烯胶状悬浮液, 通过真空抽滤获得了石墨烯薄膜. 利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼(Raman)光谱、粒度分析和扫描探针显微镜(SPM)等研究了石墨烯薄膜制备过程中各阶段产物的晶体结构、粒度及分子光谱特征变化. FTIR分析结果表明, 石墨在氧化过程中结构层键合大量含氧官能团, 还原后结构层表面仍残存有部分稳定的含氧官能团. XRD结果表明, 石墨氧化后衍射峰向小角度偏移、宽化, 原有石墨峰消失. 在成膜过程中氧化石墨烯形成凝聚体,而石墨烯形成絮凝体. 粒度分析和SPM测试分析结果表明, 氧化石墨烯在水中粒径分布呈拖尾峰形, 分布范围较宽. 石墨烯在水中的粒径成单峰分布, 分布范围较窄、对称性较好且平均粒径较小. Raman测试结果表明, 石墨在氧化和还原过程中, D、G峰逐渐宽化, I_D/I_G逐渐增强, 样品无序度增加. 在以上分析的基础上对石墨烯制备过程的结构特征进行了归纳总结.     

类石墨烯二硫化钼及其在光电子器件上的应用

由单层或几层二硫化钼构成的类石墨烯二硫化钼(graphene-like MoS₂)是一种具有类似石墨烯结构和性能的新型二维(2D)层状化合物, 近年来以其独特的物理、化学性质而成为新兴的研究热点. 本文综述了近年来类石墨烯二硫化钼常见的几种制备方法, 包括以微机械力剥离、锂离子插层和液相超声法等为主的“自上而下”的剥离法, 以及以高温热分解、水热法等为主的“自下而上”的合成法; 介绍了其常用的结构表征方法, 包括原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱等; 概述了类石墨烯二硫化钼的紫外-可见(UV-Vis)吸收、荧光发射等基本光物理性质及其相关机理; 总结了类石墨烯二硫化钼在二次电池、场效应晶体管、传感器、有机电致发光二极管和电存储等光电子器件领域的应用原理及其研究进展, 展望了这类新型二维层状化合物的研究前景.     

石墨烯分子振动模式因子群分析与密度泛函计算

运用因子群分析法对石墨烯的分子振动模式进行了理论分析,得到石墨烯的分子振动模式,计算出各振动模式的光谱特性.对所建立的石墨烯晶体的布拉维单胞模型采用基于密度泛函理论的第一性原理进行分子振动频率与模式的计算,所得的振动模式数目以及各振动频率的光谱特性同因子群分析方法所得结论一致.结合上述计算结果,通过系统比较石墨与石墨烯之间的红外光谱和拉曼光谱的差别,从理论上解释了具有D6h对称的石墨烯的A2u、E1u红外活性特征振动模式没有在红外光谱中出现的原因.     

聚氨酯/石墨烯纳米复合物的原位制备及温度-电阻行为

采用原位聚合法,利用蓖麻油基聚氨酯预聚体与还原石墨烯残留羟基或羧基反应,制得聚氨酯/石墨烯纳米复合物,并利用红外光谱和拉曼光谱对其分子结构进行了表征.此外,分别采用热重分析仪、X-射线衍射、扫描电子显微镜、ZC36型高阻计等表征手段对其热稳定性、形态结构以及电阻率-温度行为进行了分析.结果显示,石墨烯添加致使复合物的交联网络增加和物理交联增强.因而,聚氨酯/石墨烯复合物的室温电阻率有所升高和电阻率-温度行为增强.尤其是,当掺杂3%石墨烯时,聚氨酯复合物的正电阻率温度效应(PTC效应)提高近3个数量级.因此,聚氨酯基复合物应该是一种具有潜在应用价值的低掺杂PTC纳米复合物材料.     

微波辅助合成石墨烯/氧化镍复合材料及其表征

本文通过微波辅助的方法,快速而有效地在热膨胀石墨烯(RG)的缺陷上原位合成氧化镍纳米颗粒,形成石墨烯/氧化镍复合材料(RG/NiO)。利用X-射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),傅里叶变换红外(FTIR),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),热重-差热(TGA-DSC)对所制备样品的结构、形貌和NiO在复合材料中的含量进行表征。结果表明,热膨胀石墨烯层数约7~8层,层间距约为0.35 nm,缺陷多,在水热和微波处理后抗氧化性明显变差。复合材料中氧化镍颗粒平均粒径为25 nm,均匀而密集地分散在石墨烯平面上,同时在复合材料中的含量为19.8%。