发展一种有效的方法来批量合成石墨烯是极其重要的,可对其进行表征(比如层数)也同样重要。该研究工作呈现了一种基于拉曼光谱的方法来确定石墨烯层数的上限,这里采用的是化学剥离制备的石墨烯。利用可控的气相钾嵌入技术并确定了轻掺杂台阶,其中未掺杂和掺杂数层石墨烯薄片的拉曼模式同时存在。光谱可以明确地从碱金属掺杂石墨区分开,并使用层数上限建模以获得5层薄片的厚度上限。对数层石墨烯薄片进行补充统计AFM测量,发现了一致的层数分布情况。
Figure 1. 对化学剥离的数层石墨烯进行的AFM测量。(a,c),AFM研究呈现了数层石墨烯片(上限为5层),(b,d)石墨烯薄片的高度分布,沿着左图标记的方向,(e)光学显微镜图描述了薄片的分布情况,(f)基于AFM统计分析,薄片分布与层数的函数关系。
Figure 2.原位钾掺杂FLG的Raman光谱,从未掺杂材料(顶部)到饱和掺杂(底部)。
Figure 3.上图:单晶石墨掺杂到台阶6和FLG掺杂到步骤5的比较,下图:FLG掺杂到步骤5的Raman光谱的分解图,此时是台阶3 GIC掺杂和未掺杂FLG材料的混合物。
Figure 4. G1和G2 Raman模式的位置与掺杂步骤的函数关系,对于研究的FLG种类激发波长在514 nm。
Figure 5.碱金属掺杂FLG样品的原理示意图。(a)FLG材料的合成步骤,(b)原位插层过程示意图。样品是数层混合物:中等掺杂影响薄片有更多层(步骤1-7),而更高掺杂程度(步骤8-10)使得所有薄片都掺杂,包括整个单石墨烯层。
该研究工作由维也纳大学péter Szirmai团队于2019年发表在Scientific Reports期刊上。原文:characterizing the maximum number of layers in chemically exfoliated graphene (https://doi.org/10.1038/s41598-019-55784-6)