下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
光谱学表征技术是研究物质与电磁波相互作用下光谱现象和规律的一种重要手段。根据光谱产生原理的不同，光谱学分为发射光谱学、吸收光谱学和散射光谱学，不同种类的光谱学分析方法可以从不同方面提供物质的微观结构和含量等信息。其中，发射光谱可以获得原子和分子的能级结构及一些重要常数，例如荧光光谱中的荧光强度、量子产率、荧光寿命等信息，它们可以反映出电子的跃迁特征。吸收光谱来源于分子电子态的跃迁，常用的有红外吸收光谱和紫外-可见吸收光谱。红外吸收光谱一般用来研究分子化学键的振动和转动性质，紫外-可见吸收光谱则对应于价电子的跃迁，这两种吸收光谱被广泛应用于材料的结构鉴定和成分分析。在散射光谱中，拉曼光谱可以探测分子的振动与转动能级，拉曼频移与物质结构特征密切相关，它是一种可以实现材料结构指纹识别的光谱学表征技术。此外，基于不同大小微粒对光波散射强度的差异，可以利用动态光散射技术来获取物质的粒径分布。除了以上的荧光光谱、红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱和拉曼光谱外，X射线光电子能谱也是分析物质结构和成分的常用技术。
石墨烯的光谱学表征是其常用的表征手段之一，尤其是拉曼光谱，已经成为石墨烯的常规表征手段。一方面，它可以用来确定石墨烯的层数、边缘及缺陷态等；另一方面，它也可以定量评估石墨烯所承受应力的相对大小，或是定量地评估石墨烯中的缺陷密度及掺杂浓度。例如，在外加电场的作用下，石墨烯的费米能级会产生移动，其移动范围可以有效地在拉曼光谱中反映出来。本章在概述本征石墨烯拉曼光谱的基础上，着重介绍了拉曼光谱在石墨烯以上几个方面的应用，同时简要总结了拉曼光谱在表征石墨烯复合物方面的一些研究进展。