石墨烯是一种由单层碳原子以sp²杂化轨道组成六角型蜂巢晶格的二维碳纳米材料。
石墨烯是碳的同素异形体,其独特的结构赋予了它许多优异的物理和化学性质,如超强的强度、极高的导热性和导电性。由于其出色的光学、电学和力学特性,石墨烯在材料科学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等领域具有广泛的应用前景,被视为一种革命性的材料。
石墨烯的发现,特别是在其单层和双层形式中发现的量子霍尔效应,为诺贝尔物理学奖得主安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫所开创。
关于石墨烯,北京清析技术研究院可提供拉曼光谱检测,密度检测,导电性检测,比表面积检测,化学成分分析,材质鉴定,失效诊断分析,对比分析,材料热分析,定性定量分析,电导率检测,理化性能检测,灰分检测,元素含量检测,电导率检测,孔径分析,热扩散系数检测,耐冲击性检测,中性盐雾检测,磁性异物检测,多余物检测,电阻率检测等检测项目。同时,北京清析技术研究院可对单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、多层石墨烯等进行石墨烯的检测。
检测方法
石墨烯的检测方法多种多样,主要包括:
拉曼光谱法。这是一种常用的技术,通过测量石墨烯样品散射的光子能量来确定其结构和性质。石墨烯的拉曼光谱中包含明显的G、2D、D峰,这些峰的波长和强度可以用来分析石墨烯的结构和层数。
透射电子显微镜技术(TEM)。透射电子显微镜能够提供原子级别的分辨率,直接观察石墨烯的几何结构和原子排布。
扫描电子显微镜(SEM)。扫描电子显微镜通过扫描样品表面并获取高分辨率的图像来观察石墨烯的形貌和结构。
原子力显微镜(AFM)。原子力显微镜通过扫描样品表面并测量表面的力与距离,来得到样品的几何形态和力学性质,可以用来测试石墨烯的表面形貌和层数。
X射线衍射(XRD)。X射线衍射通过分析X射线与物质的相互作用来研究物质的晶体结构,可以用于石墨烯的晶格结构、结晶度和杂质掺杂的分析。
红外光谱和紫外-可见光谱。这些光谱技术用于评估石墨烯中官能团的存在、氧化石墨烯和还原石墨烯的区别。
热重分析(TGA)。通过测量样品在不同温度下的质量变化来确定石墨烯的热稳定性和含水量。
力学性能测试。包括杨氏模量、泊松比、膨胀试验等,用于评估石墨烯的机械性能。
电学性能测试。如四探针测试法、霍尔效应测试法等,用于测量石墨烯的电阻率和电导率等物理量。
这些方法各有特点,可以根据研究或应用的具体需求选择合适的检测方法。
检测标准
石墨烯检测标准涵盖了多个方面,包括纯度、层数、结构、杂质、物理性质、力学性能、化学性能等。以下是一些关键的石墨烯检测标准和检测方法:
纯度检测。国家标准GB/T 36974-2018规定了石墨烯纯度的检测方法和要求,如拉曼光谱法、X射线光电子能谱法和扫描电镜等。
杂质含量分析。GB/T 41067-2021和GB/T 41068-2021两项标准分别测定石墨烯粉体中硫、氟、氯、溴等杂质的含量,以及水溶性阴离子的含量。
物理和化学性质分析。包括硬度、灰分、粘度、细度、粒度、挥发分、比重、比表面积、熔点、耐水性、耐久性、耐酸碱性、耐腐蚀性、耐候性、耐热性、导电性、导热性等。
层数分析。由于很难制备出绝 对的单层石墨烯,因此检测石墨烯的层数非常重要。
结构分析。石墨烯的结构对其性质有重要影响,检测石墨烯的结构也是非常重要的。
此外,还有针对特定应用的标准,如石墨烯锌粉涂料的检测标准HG/T 5573-2019,以及石墨烯改性纤维的定性鉴别标准SN/T 1690.3-2019等。这些标准为石墨烯材料的研发、质量控制、应用选型、产品贸易等提供了技术支撑。
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