烯碳合成材料石墨烯快速检测形貌测试

 材料研究     |      2022-04-21 13:59:05

2004年,康斯坦丁博士通过胶带从石墨上分离出石墨烯这种“神器的材料”,它的出现在全世界范围内引起了尤大轰动……

  石墨烯具有非同寻常的导电性能、尤低的电阻率尤低和尤快的电子迁移的速度、超出钢铁数十倍的强度,尤好的透光性……这些优异的性能都是通过一定的测试手段表征出来的,今天小编就为你做一个测试大盘点!

  1.显微镜法

  1)用扫描电子显微镜(SEM)扫描隧道显微镜(STM)透射电子显微镜(TEM)来表征生长域和表面形态。

  2)用原子力显微镜(AFM)来表征表面形态、厚度、层的均匀性、畴生长。

  2.光谱法

  1)拉曼光谱——鉴定石墨烯片并获得层数信息

  2)红外光谱——评估官能团的存在

  3)紫外-可见光谱——帮助评估氧化石墨烯和还原石墨烯的区别

  4)X射线衍射(X射线粉末衍射)——用于分析结晶相

  5)光电子能谱(X射线光电子能谱)——分析表面化学构成和键合。

  6)核磁共振——获取结构信息,如sp 2和sp 3碳信息。

  7)动态光散射(动态光散射和光子关联光谱学)——用于尺寸表征或测量流体尺寸和亚微米颗粒。

  8)DPI(双偏振干涉测量技术)——帮助表征氧化石墨表面与其他分子的表面相互作用。

  3.力学性能测试

  1)杨氏模量。

  2)泊松比。

  3)膨胀试验。

  4)表面张力(石墨烯膜的松弛和自紧)

  5)石墨烯膜的气体透过率。

  4.热性能和热效应分析

  1)热导性。

  2)热重分析(TGA)和热稳定性。

  现在让我们来看一下各种分析工具以及它们是如何来鉴别和表征石墨烯的。

  显微镜法

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  石墨烯的SEM,STM,TEM表征

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  扫描电子显微镜,用一束高能量的聚焦电子束代替光来形成图像,可与能谱连用。可以获得形貌信息(物体的表面特征)、形态信息(构成物体的粒子的形状和大小)、组成信息(组成物体的元素和化合物以及他们的量)和晶体信息(原子在物体中的排列)。

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  上图为某实验室分别采用a.无水乙醇、b.乙二醇和c.水合肼为还原剂,通过氧化石墨还原法制备得到的石墨烯表面形貌。经过无水乙醇和乙二醇还原后,石墨烯材料的片层结构比氧化石墨更薄更透明,褶皱现象更明显,片层之间距离增大。二水合肼还原制备的石墨烯明显比无水乙醇和乙二醇还原制备的石墨烯片层面积小,排列杂乱,堆积紧凑。

  透射电镜的电子束透射过超薄的样本,并与其发生相互作用。透射电镜具有更高分辨率的成像能力。它可以对石墨烯表面的微观形貌进行观察,而且能够测量出清晰的悬浮石墨烯结构和原子尺度的细节。同时利用电子衍射花样可以鉴别单层和多层石墨烯。