石墨烯炭材料的結構表征方法

姜曉琳,李 君,劉 臻,尉琳琳,韋 慧

(國家能源集團北京低碳清潔能源研究院,北京 102211)

0 引 言

自2004年由英國科學家Novoselov和Geim首次發現石墨烯以來[1],已成為眾多學者研究的熱點[2-5]。石墨烯是由sp2碳原子雜化,通過共價鍵緊密連接形成的二維蜂窩狀結構,其特殊的晶體結構賦予了石墨烯優異的物理和化學性能。研究表明石墨烯具有導熱系數高[6]、電子遷移率極高[7]、楊氏模量和抗拉強度高[8]、理論比表面積大等性能,因此,石墨烯在納米電子器件、傳感器、能量存儲和復合材料等領域展現出廣闊的應用前景[9-11]。

隨石墨烯行業發展,特別是石墨烯制備及應用發展,利用不同原料采用不同方法制備石墨烯的研究越來越多[12-15]。由于石墨烯材料下游應用和科學研究之間的連接,依賴于明確的表達材料結構和特性的參數及準確的測量結果,石墨烯的相關檢測技術也越來越被研究者重視。針對石墨烯的相關檢測計量表征,國家“十三五”重點研發計劃“國家質量基礎的共性技術研究與應用(NQI)”重點專項在2018年啟動了“石墨烯等碳基納米材料標準研制及應用”專項計劃,重點進行了石墨烯檢測技術的相關研究,探討石墨烯等納米材料的相關表征方法,但截至目前,公布的國家標準只有GB/T 40066—2021《氧化石墨烯厚度測量原子力顯微鏡法》[16]和GB/T 40069—2021《石墨烯相關二維材料的層數測量拉曼光譜法》[17]。而石墨烯和氧化石墨烯性質不同,且GB/T 40066—2021《氧化石墨烯厚度測量原子力顯微鏡法》只適用于利用機械剝離法和化學氣相沉淀法制備的石墨烯薄片。……