用Raman資料計算La時,如何確定比例常數?

時間 2021-06-05 19:23:48

1樓:宮非

2020-07-14

C 與雷射波長四次方成正比

幾種石墨的強度比。

由於拉曼啟用模式對應於平面內振動,因此已經研究了拉曼(例如 )與微晶尺寸La 之間的關係,該晶粒尺寸La 反映了沿石墨材料基面的缺陷密度或微晶邊界。Tuinstra 和Koenig 從這兩個引數的對數-對數圖提出了 和 之間的線性關係,La 是通過 XRD 測量確定的(注)。Knight 和 White 將一些文獻收集的資料新增到Tuinstra 和Koening 的結果中,並得出了 (nm)方程,即使這些資料分散得很明顯。

Cancado 等對於在1,800 至2,700℃ 之間不同溫度下進行熱處理的DLC 膜,使用不同的激發雷射能量(波長)在 1.92eV(647nm)到2.71eV(457.

9nm)範圍內測量拉曼光譜。他們還使用同步加速器輻射測量了100 條衍射線的XRD 輪廓,並在校正了固有儀器加寬並參考標準Si 樣品的輪廓之後,根據形狀因子K=1.84 的Scherrer 方程確定了 La 值。

他們在每種激發能量的 與 圖中獲得了線性關係,並提出了乙個方程,

(nm)--- (1)

其中,E 是eV 單位的雷射能量,λ 是nm 單位的雷射波長。當λ=514.5nm 時,與 Knight 和 White 等式(1) 所用的相同成為 ,儘管考慮到 在1,600 和2,900℃ 之間有一點差異,但係數16.

5 遠遠大於Knight 和 White 報告的4.4,Maslova 等在1.58-2.

71eV 的各種激發雷射能量下測量拉曼光譜,並使用 CuKα 測出110 衍射圖,以確定K=1.84 的La 值。對於不同種類的焦炭和不同的HTT, 與 的關係互不相同,並且在激發能為2.

41eV 的情況下獲得的關係為 (nm)(波長為514.5nm)。Nikiel 和Jagodzinski 在 與 核石墨圖上也報導了與Knight 和 White 提出的方程式不同的地方。

Cuesta 等發現對於各種碳材料, 與 曲線圖明顯分散。如上所述,為了評估D 峰與G 峰的強度比,一些作者使用 ,而其他作者使用 ,儘管在某些情況下將D 峰獲得為雙峰。在一些文獻中,為了獲得良好的D 峰,光譜被分成幾個峰,直至五個,並獲得了 ,從而顯著地修飾了 。

另外,一些作者根據K=1.84 和K=0.94 的100 衍射圖評估La,另一些作者則使用STM 影象確定的缺陷之間的平均距離 代替La。

注:La 及 Lc 由石墨的 XRD 求解出來的,分別對應 110 和 002 晶面的晶粒大小,由 110 和 002 峰的強度和半峰寬計算得到

在研究石墨狀微晶、多晶石墨或碳奈米管、碳纖維等類石墨結構等材料的XRD 測定中,發現石墨、類石墨晶體結構的XRD 譜的峰並不多。常用 代表石墨狀微晶的平均層間距;用Lc 表示微晶層面沿c 軸方向(有時剛好也就是 002 晶面指數,可以用002 峰引數進行計算)的堆積厚度;用La 表示沿a 軸方向的微晶寬度或直徑等麵間距,使用100 峰或110 峰(要視具體晶體而定)進行計算。

對於晶體或部分晶體樣品的XRD 而言,三個晶向上的晶面間距都可以用 d 表示之,而不論它是否經過拉伸或加溫處理而改變晶格結構與否,它都是作為乙個乙個晶體樣品、晶體物件存在的。但如果在乙個系列中,主要研究點是通過加力、加溫而使晶體發生變化,再用d 表示三軸方向的面間距就不如使用另一些字母以顯示其特點,而避免與常規面間距d 混淆,La、Lc 就這樣應運而生了。

XRD 分析是以Bragg 定律為基礎的,Bragg 公式:2d sinθ=nλ。式中,λ 為X 射頻的波長(Cuka 波長為 0.

15406nm、Cuka1 波長為0.15418nm),n 為任何正整處,並相應稱為n 級衍射。θ 是掠射角(也稱布拉格角,是入射角的餘角),2θ 才是衍射角。

當 X 射線以掠射角θ 入射到某一點陣平面間距為d 的原子面上時,在符合上式的條件下,將在反射方向上得到因疊加而加強的衍射線,Bragg 定律簡潔直觀地表達了衍射所必須滿足的條件。

微晶尺寸由Bragg 公式: 和Scherrer 公式: 計算。

在計算微晶尺寸時我們常引用到 Scherrer 公式,其中,d(hkl) 是沿垂直於晶面(hkl)方向的晶面間距或晶粒直徑;k 為 Scherrer 常數,通常為 0.89;λ 為入射X 射線波長(Cuka 波長為0.15406nm、Cuka1 波長為0.

15418nm);θ 是布拉格角(゜);β 是衍射峰的半高峰寬(rad)。分類:

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