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随着石墨烯研究的不断深入发展，石墨烯的表征手段越来越丰富。综上所述，就石墨烯的表征手段来说，光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）均能够对石墨烯的表面形态进行表征，同时扫描电子显微镜结合能量色散X射线谱（EDS）能够对成分进行分析，透射电子显微镜能够对晶格结构进行观察，原子力显微镜可以测定厚度。红外光谱（IR）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、X射线光电子能谱（XPS）、碳-13核磁共振波谱（ 13 C-NMR）、拉曼光谱和X射线衍射（XRD）能够对石墨烯的结构、含氧官能团、晶格等进行测试分析，其中拉曼光谱还可以计算层数、分析晶格缺陷类型和浓度。比表面积测试、灰分测试、堆密度测试、热重分析、元素分析也是表征石墨烯宏观性质的有效手段，可得到石墨烯宏观层面的物理特性信息。另外，还需要对其电学性能、热学性能、力学性能进行表征。
总而言之，石墨烯粉体材料的微观和宏观结构及性能表征是石墨烯研究必不可少的环节。对于石墨烯这种新型材料来说，需要更加系统的结构表征及性能测试，这对于辅助石墨烯质量的监测及制备工艺的改进至关重要，可为后续石墨烯的发展奠定坚实基础。