碳纳米管常见的表征

碳基材料的种类很多，包括炭黑、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纤维、碳纳米管等。碳基材料的外观往往都是黑色粉末，如何行之有效地加以区分以及如此高性能纳米材料，如何去表征呢？今天为大家带来对于碳纳米管常见的几种表征方法。

1、扫描电子显微镜

扫描电镜是定位碳纳米管、表征碳纳米管形貌和位置最为方便和普遍的方法。可以通过对碳纳米管样品进行表面喷金以改善成像质量的方法，在1000-10万倍放大倍数下观察碳纳米管的定位和形貌表征、测量碳纳米管水平阵列的比例和密度、观察碳纳米管垂直阵列的顺直性和曲折程度、基于软件的帮助可以统计和测算碳纳米管的长度等。同时还可以较为直观地观察碳纳米管与其它功能材料在橡塑基材中复配后的分散效果。

2、透射电子显微镜

使用透射电镜可以直接得到碳纳米管的横截面图像，由于碳纳米管的两侧原子投影密度高，在图像中测量衬度像中两条暗线之间的距离即可得到碳纳米管的直径。通过观察左右平行线的数量可以确定碳纳米管的层数，使用TEM对碳纳米管的管径测量精度可以达到0.05nm。另一方面，从最外层的光滑粗糙程度可以判断无定型碳的比例。

3、拉曼光谱仪

对于碳纳米管的拉曼光谱，其典型峰出现在1350cm^-1及1580cm^-1处。其中1350cm^-1峰称为D峰，其强度对应碳纳米管的缺陷程度；1580cm^-1峰称为G峰，其强度对应碳纳米管的完整程度；科研人员常用I_G/I_D（或者I_D/I_G）来表征碳纳米管的石墨化程度。另外可以根据在低波长处是否出现径向呼吸峰可以进行区分碳纳米管和石墨烯。

4、热失重分析仪

热失重分析仪可以在不同的测试气氛下按照既定控温程序记录样品的重量随时间变化的曲线。热失重测试可以表征碳纳米管的热稳定性、碳相纯度、各组分失重温度、石墨化程度等。

5、红外光谱仪

红外光谱可以定性表征碳纳米管原粉及改性后样品其表面所带有的官能团种类。

6、四探针电阻率测试仪

作为一种导电剂，碳纳米管其粉体体积电阻率以及磨浆后的极片电阻率是能够直接表征其导电能力的直接指标。通常简单将碳纳米管粉体粉碎、压片然后经四探针测试其粉体的体积电阻率，数值一般在20-100 mΩ·cm ；另一种是碳纳米管粉体经砂磨机磨浆后按照一定比例与正极材料、粘结剂等复合后涂膜烘干测试其极片电阻率。

7、比表面积分析仪

作为准一维的纳米材料，碳纳米管的比表面积很高，根据管径的不同，市场上的碳纳米管比表面积在60-1200 m²/g。比表面积分析仪利用液氮提供的低温环境使得测试气体分子在碳纳米管表面形成单层吸附，通过换算吸附前后的测试气体质量差与样品的比例表征出碳纳米管的比表面积数值。

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