導(dǎo)語

單壁碳納米管是結(jié)構(gòu)最簡單的碳納米管，具有獨特的電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械性能。在微電子器件和納米復(fù)合材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。單壁碳納米管的拉曼光譜具有數(shù)個特征峰，可用于定量或定性表征單壁碳納米管樣品的直徑、導(dǎo)電性、無序度與缺陷等。

光譜電化學(xué)是一種多響應(yīng)技術(shù)，可以在單個實驗中同時提供電化學(xué)和光譜信息。下面我們來看看使用瑞士萬通SPELEC RAMAN表征不同電位下的單壁碳納米管的情況。

SPELEC RAMAN和經(jīng)單壁碳納米管修飾的絲網(wǎng)印刷電極（SPE）

實驗與方法

我們首先使用帶有785nm激光的SPELEC RAMAN表征單壁碳納米管(DRP-110SWCNT)。

圖1 DRP-110SWCNT的拉曼光譜圖

通過圖1我們可以清晰的看到四個主要的譜帶，分別是：徑向呼吸模(RBM)、D模、G模和G’模。其中RBM位于(120~300)cm-1之間，主要提供納米管的尺寸信息，兩者之間的關(guān)系遵循以下公式：

其中A(nm cm-1)和B(cm-1)通常為半經(jīng)驗值，分別為(220~230)nm cm-1和(10~20)cm-1。我們根據(jù)圖1中關(guān)于RBM的插圖，可以計算出其直徑為別為1.55nm、1.19nm、1.07nm、和0.92nm。

接下來，我們?yōu)檠芯矿w系施加電化學(xué)信號，表征不同電位下的光譜圖。我們由0.00V至+1.00V分別正向和反向掃描，圖2展示了G模在不同電位下的變化。

圖2 0.00V至+1.00V不同電位下G模的拉曼譜圖

通過圖2我們可以發(fā)現(xiàn)，0.00V至+1.00V的電位范圍下，G模的拉曼強度會有比較明顯的變化，且反向掃描后的強度可以返回到初始強度值，但G模的位置并未發(fā)生變化。

隨著電位的繼續(xù)加大，直至+1.80V，我們又得到下圖。圖3展示了G模在更寬的電位變化下的拉曼譜圖。

圖3 0.00V至+1.80V不同電位下G模的拉曼譜圖

隨著電位的繼續(xù)加大，我們發(fā)現(xiàn)G模在反向掃描后無法回復(fù)到初始值，且發(fā)生了位移。通常，我們會用ID/IG的比值來評價碳納米管的缺陷程度。上述實驗表明了ID/IG的比值會隨著正電位的變化而變化。結(jié)果說明單壁碳納米管在+1.80V時會比+1.00V產(chǎn)生更多的缺陷。

圖4 不同電位下ID/IG的比值

結(jié)論

由于拉曼信號的共振增強，拉曼光譜法是表征單壁碳納米管的ZJ方法之一。此外，光譜電化學(xué)是研究動態(tài)系統(tǒng)的有力技術(shù)。拉曼光譜法和電化學(xué)的結(jié)合為評估單壁碳納米管的結(jié)構(gòu)提供了重要的信息。

應(yīng)用領(lǐng)域

材料表征

新材料開發(fā)

腐蝕研究

電池測試

瑞士萬通SPELEC RAMAN是市場上shou臺組合型電化學(xué)拉曼光譜儀。儀器內(nèi)部集成了激光器、雙恒電位/恒電流儀，以及一臺光譜儀。為您的交叉學(xué)科研究提供強有力的分析手段。

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