GB∕T 32871-2016
基本信息
标准号： GB∕T 32871-2016
中文名称：单壁碳纳米管表征 拉曼光谱法
标准类别：国家标准(GB)
标准状态：现行
出版语种：简体中文
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标准分类号
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标准简介
GB∕T 32871-2016 单壁碳纳米管表征 拉曼光谱法
GB∕T32871-2016
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标准内容
ICS 71.040.50
中华人民共和国国家标准
GB/T32871—2016
单壁碳纳米管表征
拉曼光谱法
Characterization of single-wall carbon nanotubes-Raman spectroscopy2016-08-29发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2017-03-01实施
GB/T32871—2016
1范围
规范性引用文件
术语和定义
样品前处理
测试步骤
实验数据处理及结果分析Www.bzxZ.net
9不确定度分析
10测试报告
附录A（资料性附录）
录B（资料性附录）
参考文献
单壁碳纳米管的拉曼光谱表征实例测试报背
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。GB/T32871—2016
消注意本文件的某些内容订能沙及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国科学院提出。
本标摊由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279)归口。本标准负资起草单位：国家纳米科学中心。本标推参加起草单位：中国计量科学研究院、中国科学院半导体研究所。本标准主要起草人：葛广路、郭玉婷、谢黎明、任玲玲、谭平恒。GB/T 32871—2016
单壁碳纳米管是结构最简单的碳纳米管，具有独特的电学、光学和机械性能，在微电子器件和纳米复合材料等领域只有广阔的应用前景，拉曼光谱是表征单壁碳纳米管的最常用、无损和快速的实验技术乎段之。由下单壁碳纳米管具有独特的一维纳米结构，其拉曼光谱呈现许多新的物理现象，共振增强拉受效应是单壁炭纳米管拉曼光谱巾最重要的现象之一。单壁碳纳米管的拉曼光谱具有数个特征峰。特征峰的某些参数，如峰位、峰形或者操度，可用于定量或定性表征单壁碳纳米管样品，如根据呼吸模的频率，町以计算单壁碳纳米管的直径；对于确定的激光波长，根掂单壁碳纳米管的电子跃迁能景与单壁碳纳米管直径的关系图和样品的直径，结合G模的峰形可以确定单壁碳纳米管的导电性；根据D模与G模的强度比，结合G模的强度，可以评定碳纳米管巾无定形碳及缺陷含景等。本标雄的制定将刘单壁碳纳米管的生产和研究提供投术指导，1范围
单壁碳纳来管表征拉曼光谱法
GB/T 32871—2016
本标准规定了使用拉曼光谱表征单壁碳纳米管的声径、导电类型、无定形碳及缺陷含量的方法。本标准适用于未经表而处现的单壁碳纳米管样品。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的城用是必不可少的。凡是注用期的引用文件，注H期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T13966分析仪器术语
GB/T19619纳米材料术
GB/T30544.3纳米科技术语第3部分：碳纳米物体JG02激光拉曼光谱仪检定规程
3术语和定义
GB/T 19619,GB/T 13966和GB/T30514.3界定的以及下列术语和义适用于本文件。3.1
单壁碳纳米管single-wall carbonnanotubes;SwCNTs由原子主要以”杂化式相万连接形成的单层石墨片曲成的巾空谁维管状纳米碳材料：管的外径在纳米量级。
径向呼吸模radial breathing mode;RBM与碳纳米管所有碳原子的同相位径向振动相关的特征模。径向呼吸模的拉受频移一股位于100cm-1以下。
D模D-band
石墨布里渊区边界K点附近的商能光学声了因缺陷参与其双其振拉曼散射过程而被激活的特征拉曼模。可见激光激发时,D模的拉曼癫移一般位于1350cm-右，3.4
G模G-band
碳纳米管中相邻碳原子之间的切间伸缩振动模，G模的拉曼频移-·般位卡1500cm-1～1 620 cm-1.
注：由于单壁碳纳米管中电了-声了耦合效应以及其管辟卷曲所导致的声子折登效应，使其G模分裂为多峰结恂。3.5
G'模G'-band
一种二阶拉曼模，涉及石墨布望渊区边界K点附近高能光学声子谷间问散射，频移约为D模的两倍，可见激光激发时,G模的拉曼频移—般位于2600 cm-1~～2700 cm11
GB/T 32871—2016
4原理
4.1拉要光谱
拉曼光谱是基丁拉曼效应的非弹性光妆射分析技术，是出激发光的光子与材料的晶格振动相互作用所产生的非弹性散射光谱，可用来对材料进行指纹分析！！拉曼散射的强度远小于瑞利散射的强度，但当激发光能量与材料的带闻间跃迁能量相等或接近时，发生共振拉曼蔽射，拉曼散射强度显著增强。共振拉曼光谱作为一种灵活、无损和高灵敏度的光谱表征方法，被广泛应用下样品结构和成分的表征\），4.2单壁碳纳米管的共振拉曼光谱单整纳米管是典型的·维纳米材料，其价带和导带的电子态密度具有一系列的范霍夫奇点。当人射光了或射光了的能量与材料中光学允许嵌迁的电子联合态密度（JDOSuAT）的范霍夫奇点所对应的跃迁能量相匹配时，材料的拉曼信号会被共振增强[3。在强烈共振的条件下，单根单壁碳纳米管的拉曼散射信号也能够被探测1。单壁碳纳米管最显著的拉曼谱峰对应于一阶和一阶拉蔓散射过程。最强的一阶拉曼模尽位于低频区的呼吸模和高顺区的多组分G模。模和G模是双共振拉曼散射过程产生的拉蔓模，其中D模是阶拉曼模，G*模是二阶拉曼模。4.3单璧碳纳米管性质与其拉曼光谱特征峰之间的关系4.3.1单壁碳纳米管的性质如直径分布、导电类型（半导体性/金属性）以及相对样品质量等可从拉曼光谱中分析获得：单壁炭纳米管的呼吸模与其直径之间存在一个比例关系门1。单壁碳纳米管的径向振动模的位置不仪与单壁碳纳米管的直径有关，还与其介电坏境如溶剂、表面吸附或单壁纳米管的团聚（形成碳纳采窄束）等有关。单壁碳纳来管的呼吸模一-股在共振拉曼散射情说下能规察到。百径是单壁碳纳采管最重要的构参数之，可以非常方便地通过单壁碳纳来管的呼暇模莱测定4.3.2利用常温常压实验条件下所测的单根单壁碳纳米管的呼吸模频率与质迁能量之间的类Katatraplo1关系图41，通过所用激发光能量和由呼吸模峰位确定的单壁碳纳米管的直径，可以区分与激发光能量共振的单壁碳纳米的金属性和平导体性，甚牵确定小直径（直径小于1.心m)单整碳纲纳米管的手性，即(n，m)值。对于人直径的单壁碳纳米管，可以利用实验测定的类Kataura plot关系图,归属单壁碳纳米管的半导休性/金属性Li-\」。如果样品的G模具有非对称的Breit·Wigner·Fano（BWF）线型成分，说明样品中含有金属性单壁碳纳米管[5-。4.3.3ID模是石墨布里渊区边界K点附近的高能光学市子因缺陷参与双共振拉曼散射过程而被激活的一阶拉叟散射，因此模的出现与某些特殊缺陷种类（如杂原子，空位、七边形-五边形对和纽结等)的存在有关。单整碳纳来管样品中所含有的其他碳材料（如活性磁，非晶碳和碳纳米颗粒等）也会导致1）模的山现。涟形碳的[模蜂形较宽(约[00 cm-1)，具有少量品格缺陷的单壁碳纳米管的D模峰形较窄（约20 cm-J)。ID模的频移随发波长而变化。D模和G模的强度比值通常可以用来评定碳纳米管中儿定形碳及缺陷含量。
5仪器
拉蔓光谱仪：根据试样的测定要求，选择光谱分辨率优于2cm-1的拉曼光谱仪，推举配备514t1tn(或532nm）,633nm和785nm3个激发波长。6样品前处理
进行测试时，可用单壁碳纳米管原始粉末或分散在基底上的燥样品，原始样品检测时，将样品撒2
在基底上.用干净玻璃片盖下上面乐平实。GB/T 32871—2016
为保证测试的重复性，测试前推荐将单壁碳纳米管样品进行均一化或纯化处理！。样品处理步乐参见附录 A
测试步骤
测试步骤如下;
选定激光波长。
b）对拉曼光谱仪进行拉曼频移和强度校准。调节人射到样品,的激光功率密度(一般小于 1 mW/μm\）,设定积分时间(一股为 10 s~c
60s），避免样品被激光加热和损伤。d)
设定测试范围:100 cm-!～3 000 cm-l。在空基底的3个不同位置点进行测试。e)
在样品的 3 个~10 个不同位置点逊行测试。f）
g）更换激光波长，重复a）~c)测试，以获得不同共振能量单壁碳纳米管的拉曼光谱。8实验数据处理及结果分析
8.1样品中特定单壁碳纳米管的直径计算单壁纳米管的直径与呼吸模频移的关系见式(1)：WRBM=A/d+B
式中：
RHM\-呼吸模频移，单位为每厘米（cm\）；-单壁碳纳米管直径，单位为纳米（m）；A
常数,单位为每厘米纳米(cm-1·nm）：常数,单位为每厘米(cm 1）。
处千不同介中环境的单辟碳纳米管，其A和日值略有差别见表1),双臂不同样品的4、B参数不一样,但是其给出的单璧碳纳米管克径的差别一殷在土0.05 nm范围内[o-13]，未经表面处理的单壁碳纳米管样品，推荐便用A=234B=10。表1处于不同介电环境的单壁碳纳米管的A、B值不同的介也环境
SiO,/Si 基底上的单报单壁碳纳米管单联碳纳米管乐
悬空的单根单壁碳纳米管
猝减中表面活性剂包要的单壁碳纳米管A/(cm-1 . nm)
225-230
B/em-!
注1：由于呼吸模拉要强度的共振特性，只能测试样品与所川激发光光子能量发生共振拉受散射的单壁碳纳米管的径息
注2：采用路伦兹拟合得到呼吸模的扰受赖移。8.2样品中特定单碳纳米管的导电类型(半导体性/金属性)分析分析步骤如下：
GB/T32871--2016
a）据8.1计算得到不同激光激发下发生共振拉曼散射的单壁碳纳米管的直径。b）计算样品捡测时所用激光的能量。c）根据a）、b)得到的直径和激光能量，利用常温常压实验条件下测试的单根单壁碳纳米管的电子跃迁能量与单壁碳纳米管直径的关系图[4]，得到发生共振拉曼散射的单整碳纳米管的导电性。
d）结合拉曼谱图中G模的峰形,对 c)结果进行进一步确认。8.3单壁碳纳米管样品中的无定形碳及缺陷含量分析在拉曼光谱图中，利用计算机软件对扣除基底信号的样品拉曼光谱中D模峰和G模峰进行拟合，得到D模和G模的峰强值,如果G模有分裂,读取最强分裂峰的峰强值,计算I/Ic值。I/Iα值的大小反映样品中的无定形磁及缺陷含量。注：半导体性和金属性单壁碳纳米管的C模峰形不同，拟合时选川不同的拟合方释，参见附录A。9不确定度分析
在单壁碳纳米管的拉曼光谱表征过程中，对样品直径、导电类型、无定形碳及缺陷含最分析带来不确定度的影响因素为：
a）测试条件：
1）环境温度和湿度：
2）激光功率。
b）样品：
1）样品的纯度，
2）样品的状态。
e）仪器：
1）仪器分辨率；
2）测试重复性：
频移校准。
10测试报告
单壁碳纳米管样品拉曼光谱测试报告应包括以下内容（出具的检测报告格式可参见附录B）：α）样品名称。
bh）測试时间、地点和人员。
试仪器：
1）仪器型号
测定条件(测试范围、激光波长、激光功率及其滚减值、积分时间)。23
d）测试结果，根据用t要求出具测试结果：样品的拉曼光谱及呼吸模、D模.G模，G！模的拉曼频移，1)
样品中与激发光了能量发生共振拉散射的单壁碳纳米管的直径；2
样品中与各呼吸模对应的单壁碳纳米管的导电类型：3）
样品D模和G模的峰强比值（I,/I。）。4
A.1测试样品
附录A
（资料性附录）
单壁碳纳米管的拉曼光谱表征实例末经表面处理的单壁碳纳来管。A.2测试内容
单壁碳纳米管的拉曼光谱表征，3测试分析方法
拉曼光谱法，
4样品前处理及测试
A.4.1样品前处理步骤
样品前处理步骤如下：
GB/T 32871—2016
a）将约1 mg的样品放于 5 mL玻璃瓶中,加入 2 mL的无水异丙醇(纯度 99.5%);b）在水浴中超刊约5 min至样品均一悬浮。尽量避免使用高功率超声探头以免损坏碳纳米管的壁和切断碳管；
将样品溶液滴加在基底I，推荐使用Si)./Si基底。硅基底、玻璃基底亦可，但需做空白基底c
的拉曼测试,明确基底的拉曼散射峰；将样品在空气中下燥，然后放在T净的真空下燥箱（75℃)巾、15min以去除残余的溶剂：d)
将样品于通风橱或手套箱中，用于净的摄气轻吹，去除表而松散的样品。这样也可以尽可能e
的减少拉曼测试过程中单壁碳纳米管的样品成气雾状散开吸人人体。A.4.2测试条件
温度:25℃;压力：标准大气压;仪器：激光显微拉曼光谱仪;检测范围：100 cm-1～3000cml;激发波长：514m，633nm.785nm，调节激光功率密度分别为0.33mW/μm0.32mW/μm2.0.16mW/μm2；积分时间分别为10号、105,305；物镜倍数均为50倍；光栅为1800刻线/mm,1800刻线/m1.1200刻线/n（对成光语分辨率优于2 cm-1）。A,4,3测试结果
测试结果中样品的拉曼光谱及呼吸模.D模.G模，G模的拉曼频移见图A.1~图A,3。GB/T32871-2016
177.3/183.2RM
2 0002 5003 000
特受频移/cm-1
单壁碳纳米管固体样品的拉显光谱，激发波长：514nm186.8,192.2
拉变频移/cm-
单壁碳纳米管固体样品的拉曼光谱，激发波长：633nm图A.2
80.2202.8
2 0002 500
拉受频格/om
图 A,3单壁碳纳米管固体样品的拉曼光谱,激发波长;785 nmA,5分析结果和表达方式
A.5.1样品中特定单壁碳纳米管的直径和导电性分析（见表A.1和图A.4）CB/T32871—2016
表A.1不同激光波长观察到的拉曼呼吸模频率x及其对应的直径d与导电类型祥品名称
碳纳米管
激光波长：514nm
导电类型
半导体
半导体
半导体
半导体
激兆波长：633nm
导电类型
半导体
激光被长：785nm
导电类型
半导体
注：采用的关系式为uRnl 一234/d十10,对应下单壁碳纳米管束的情况w 弱峰,m 中等强度峰,s 强峰。2.8
*。**
直轻/nm
注：E,代表单璧碳纳米管的能赋(i=1,2,3.**)1.6
黑色实心圆点代表金属性单壁碳纳米昏，空心菱形点代表半导体性单壁碳纳米管。1i图 A,4常温常压实验条件下测试的单根单壁碳纳米管的电子跃迁能量与单壁碳纳米管直径的关系图。
本标准分析采用以上实验测试的单壁碳纳米管直径及其电了跃迁能之间的类Kalaura plot关系图。分析514nm(2.41eV)波长激发的低频拉曼谱可以发现，呼吸模强度最高的部分集4在182.1cIn-1，对成的直径为 1.4 nrn,对比图A.4可知,该信号对成的单壁碳纳米管是半导体性的,激发激光与其 E:能量共振。在所规测到的G模上，来白半导体性单壁炭纳米管的信号占有绝对优势。同理，考察633 nm(1.96 eV)波长的情况,可以发现直径在 1.2 nm~~1.6 nm 范围内的单壁碳纳米管主要落在金属性碳纳了
GB/T 32871—2016
米管E的共振窗口内。确实，此激光波长下反映切向瘀动G模的峰型表现出非对称特征，其低波数处的府峰可以用表征金属性单壁碳纳米管的非对称Breit-Wigncr-Fano（BWF）线型来拟合。而对于785nm(1.58cV)波长的情况，可以发现在靠近1.2nm范围内附近的单壁碳纳米管主要落在半导体性碳纳米管E的共振窗口内.而在靠近1.6nm范围内附近的单整碳纳米管主要落在金属性碳纳米管E的共振窗口内。
A.5.2单壁碳纳米管相对样品质量分析在514nm、633nm和785nm3种激光获得的拉曼光谱中，利用Origin软件扣除基底信号并进行拟合得到D模和G模的强度值，分别为51tnm：3626.8.79706.8,633nm:1873.9.11709.5,785nm：811.2.8217.0，i见3种激发波长下得到的D模信号强度都较低，D模和G模的比值Ip/1。都较小，分别约为0.05、0.040.10。遍常1/1c值小于0.1.表明样品巾缺陷和无定形碳的含量较低；I/Ic值大卡0.5，表明样品中缺陷和无定形碳的含量较高。所以此单壁碳纳米管样品具有较好的结构有序性所含的缺陷和无定形碳较少。
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单壁碳纳米管表征
拉曼光谱法
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中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2017-03-01实施
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1范围
规范性引用文件
术语和定义
样品前处理
测试步骤
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9不确定度分析
10测试报告
附录A（资料性附录）
录B（资料性附录）
参考文献
单壁碳纳米管的拉曼光谱表征实例测试报背
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。GB/T32871—2016
消注意本文件的某些内容订能沙及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国科学院提出。
本标摊由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279)归口。本标准负资起草单位：国家纳米科学中心。本标推参加起草单位：中国计量科学研究院、中国科学院半导体研究所。本标准主要起草人：葛广路、郭玉婷、谢黎明、任玲玲、谭平恒。GB/T 32871—2016
单壁碳纳米管是结构最简单的碳纳米管，具有独特的电学、光学和机械性能，在微电子器件和纳米复合材料等领域只有广阔的应用前景，拉曼光谱是表征单壁碳纳米管的最常用、无损和快速的实验技术乎段之。由下单壁碳纳米管具有独特的一维纳米结构，其拉曼光谱呈现许多新的物理现象，共振增强拉受效应是单壁炭纳米管拉曼光谱巾最重要的现象之一。单壁碳纳米管的拉曼光谱具有数个特征峰。特征峰的某些参数，如峰位、峰形或者操度，可用于定量或定性表征单壁碳纳米管样品，如根据呼吸模的频率，町以计算单壁碳纳米管的直径；对于确定的激光波长，根掂单壁碳纳米管的电子跃迁能景与单壁碳纳米管直径的关系图和样品的直径，结合G模的峰形可以确定单壁碳纳米管的导电性；根据D模与G模的强度比，结合G模的强度，可以评定碳纳米管巾无定形碳及缺陷含景等。本标雄的制定将刘单壁碳纳米管的生产和研究提供投术指导，1范围
单壁碳纳来管表征拉曼光谱法
GB/T 32871—2016
本标准规定了使用拉曼光谱表征单壁碳纳米管的声径、导电类型、无定形碳及缺陷含量的方法。本标准适用于未经表而处现的单壁碳纳米管样品。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的城用是必不可少的。凡是注用期的引用文件，注H期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T13966分析仪器术语
GB/T19619纳米材料术
GB/T30544.3纳米科技术语第3部分：碳纳米物体JG02激光拉曼光谱仪检定规程
3术语和定义
GB/T 19619,GB/T 13966和GB/T30514.3界定的以及下列术语和义适用于本文件。3.1
单壁碳纳米管single-wall carbonnanotubes;SwCNTs由原子主要以”杂化式相万连接形成的单层石墨片曲成的巾空谁维管状纳米碳材料：管的外径在纳米量级。
径向呼吸模radial breathing mode;RBM与碳纳米管所有碳原子的同相位径向振动相关的特征模。径向呼吸模的拉受频移一股位于100cm-1以下。
D模D-band
石墨布里渊区边界K点附近的商能光学声了因缺陷参与其双其振拉曼散射过程而被激活的特征拉曼模。可见激光激发时,D模的拉曼癫移一般位于1350cm-右，3.4
G模G-band
碳纳米管中相邻碳原子之间的切间伸缩振动模，G模的拉曼频移-·般位卡1500cm-1～1 620 cm-1.
注：由于单壁碳纳米管中电了-声了耦合效应以及其管辟卷曲所导致的声子折登效应，使其G模分裂为多峰结恂。3.5
G'模G'-band
一种二阶拉曼模，涉及石墨布望渊区边界K点附近高能光学声子谷间问散射，频移约为D模的两倍，可见激光激发时,G模的拉曼频移—般位于2600 cm-1~～2700 cm11
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4原理
4.1拉要光谱
拉曼光谱是基丁拉曼效应的非弹性光妆射分析技术，是出激发光的光子与材料的晶格振动相互作用所产生的非弹性散射光谱，可用来对材料进行指纹分析！！拉曼散射的强度远小于瑞利散射的强度，但当激发光能量与材料的带闻间跃迁能量相等或接近时，发生共振拉曼蔽射，拉曼散射强度显著增强。共振拉曼光谱作为一种灵活、无损和高灵敏度的光谱表征方法，被广泛应用下样品结构和成分的表征\），4.2单壁碳纳米管的共振拉曼光谱单整纳米管是典型的·维纳米材料，其价带和导带的电子态密度具有一系列的范霍夫奇点。当人射光了或射光了的能量与材料中光学允许嵌迁的电子联合态密度（JDOSuAT）的范霍夫奇点所对应的跃迁能量相匹配时，材料的拉曼信号会被共振增强[3。在强烈共振的条件下，单根单壁碳纳米管的拉曼散射信号也能够被探测1。单壁碳纳米管最显著的拉曼谱峰对应于一阶和一阶拉蔓散射过程。最强的一阶拉曼模尽位于低频区的呼吸模和高顺区的多组分G模。模和G模是双共振拉曼散射过程产生的拉蔓模，其中D模是阶拉曼模，G*模是二阶拉曼模。4.3单璧碳纳米管性质与其拉曼光谱特征峰之间的关系4.3.1单壁碳纳米管的性质如直径分布、导电类型（半导体性/金属性）以及相对样品质量等可从拉曼光谱中分析获得：单壁炭纳米管的呼吸模与其直径之间存在一个比例关系门1。单壁碳纳米管的径向振动模的位置不仪与单壁碳纳米管的直径有关，还与其介电坏境如溶剂、表面吸附或单壁纳米管的团聚（形成碳纳采窄束）等有关。单壁碳纳来管的呼吸模一-股在共振拉曼散射情说下能规察到。百径是单壁碳纳采管最重要的构参数之，可以非常方便地通过单壁碳纳来管的呼暇模莱测定4.3.2利用常温常压实验条件下所测的单根单壁碳纳米管的呼吸模频率与质迁能量之间的类Katatraplo1关系图41，通过所用激发光能量和由呼吸模峰位确定的单壁碳纳米管的直径，可以区分与激发光能量共振的单壁碳纳米的金属性和平导体性，甚牵确定小直径（直径小于1.心m)单整碳纲纳米管的手性，即(n，m)值。对于人直径的单壁碳纳米管，可以利用实验测定的类Kataura plot关系图,归属单壁碳纳米管的半导休性/金属性Li-\」。如果样品的G模具有非对称的Breit·Wigner·Fano（BWF）线型成分，说明样品中含有金属性单壁碳纳米管[5-。4.3.3ID模是石墨布里渊区边界K点附近的高能光学市子因缺陷参与双共振拉曼散射过程而被激活的一阶拉叟散射，因此模的出现与某些特殊缺陷种类（如杂原子，空位、七边形-五边形对和纽结等)的存在有关。单整碳纳来管样品中所含有的其他碳材料（如活性磁，非晶碳和碳纳米颗粒等）也会导致1）模的山现。涟形碳的[模蜂形较宽(约[00 cm-1)，具有少量品格缺陷的单壁碳纳米管的D模峰形较窄（约20 cm-J)。ID模的频移随发波长而变化。D模和G模的强度比值通常可以用来评定碳纳米管中儿定形碳及缺陷含量。
5仪器
拉蔓光谱仪：根据试样的测定要求，选择光谱分辨率优于2cm-1的拉曼光谱仪，推举配备514t1tn(或532nm）,633nm和785nm3个激发波长。6样品前处理
进行测试时，可用单壁碳纳米管原始粉末或分散在基底上的燥样品，原始样品检测时，将样品撒2
在基底上.用干净玻璃片盖下上面乐平实。GB/T 32871—2016
为保证测试的重复性，测试前推荐将单壁碳纳米管样品进行均一化或纯化处理！。样品处理步乐参见附录 A
测试步骤
测试步骤如下;
选定激光波长。
b）对拉曼光谱仪进行拉曼频移和强度校准。调节人射到样品,的激光功率密度(一般小于 1 mW/μm\）,设定积分时间(一股为 10 s~c
60s），避免样品被激光加热和损伤。d)
设定测试范围:100 cm-!～3 000 cm-l。在空基底的3个不同位置点进行测试。e)
在样品的 3 个~10 个不同位置点逊行测试。f）
g）更换激光波长，重复a）~c)测试，以获得不同共振能量单壁碳纳米管的拉曼光谱。8实验数据处理及结果分析
8.1样品中特定单壁碳纳米管的直径计算单壁纳米管的直径与呼吸模频移的关系见式(1)：WRBM=A/d+B
式中：
RHM\-呼吸模频移，单位为每厘米（cm\）；-单壁碳纳米管直径，单位为纳米（m）；A
常数,单位为每厘米纳米(cm-1·nm）：常数,单位为每厘米(cm 1）。
处千不同介中环境的单辟碳纳米管，其A和日值略有差别见表1),双臂不同样品的4、B参数不一样,但是其给出的单璧碳纳米管克径的差别一殷在土0.05 nm范围内[o-13]，未经表面处理的单壁碳纳米管样品，推荐便用A=234B=10。表1处于不同介电环境的单壁碳纳米管的A、B值不同的介也环境
SiO,/Si 基底上的单报单壁碳纳米管单联碳纳米管乐
悬空的单根单壁碳纳米管
猝减中表面活性剂包要的单壁碳纳米管A/(cm-1 . nm)
225-230
B/em-!
注1：由于呼吸模拉要强度的共振特性，只能测试样品与所川激发光光子能量发生共振拉受散射的单壁碳纳米管的径息
注2：采用路伦兹拟合得到呼吸模的扰受赖移。8.2样品中特定单碳纳米管的导电类型(半导体性/金属性)分析分析步骤如下：
GB/T32871--2016
a）据8.1计算得到不同激光激发下发生共振拉曼散射的单壁碳纳米管的直径。b）计算样品捡测时所用激光的能量。c）根据a）、b)得到的直径和激光能量，利用常温常压实验条件下测试的单根单壁碳纳米管的电子跃迁能量与单壁碳纳米管直径的关系图[4]，得到发生共振拉曼散射的单整碳纳米管的导电性。
d）结合拉曼谱图中G模的峰形,对 c)结果进行进一步确认。8.3单壁碳纳米管样品中的无定形碳及缺陷含量分析在拉曼光谱图中，利用计算机软件对扣除基底信号的样品拉曼光谱中D模峰和G模峰进行拟合，得到D模和G模的峰强值,如果G模有分裂,读取最强分裂峰的峰强值,计算I/Ic值。I/Iα值的大小反映样品中的无定形磁及缺陷含量。注：半导体性和金属性单壁碳纳米管的C模峰形不同，拟合时选川不同的拟合方释，参见附录A。9不确定度分析
在单壁碳纳米管的拉曼光谱表征过程中，对样品直径、导电类型、无定形碳及缺陷含最分析带来不确定度的影响因素为：
a）测试条件：
1）环境温度和湿度：
2）激光功率。
b）样品：
1）样品的纯度，
2）样品的状态。
e）仪器：
1）仪器分辨率；
2）测试重复性：
频移校准。
10测试报告
单壁碳纳米管样品拉曼光谱测试报告应包括以下内容（出具的检测报告格式可参见附录B）：α）样品名称。
bh）測试时间、地点和人员。
试仪器：
1）仪器型号
测定条件(测试范围、激光波长、激光功率及其滚减值、积分时间)。23
d）测试结果，根据用t要求出具测试结果：样品的拉曼光谱及呼吸模、D模.G模，G！模的拉曼频移，1)
样品中与激发光了能量发生共振拉散射的单壁碳纳米管的直径；2
样品中与各呼吸模对应的单壁碳纳米管的导电类型：3）
样品D模和G模的峰强比值（I,/I。）。4
A.1测试样品
附录A
（资料性附录）
单壁碳纳米管的拉曼光谱表征实例末经表面处理的单壁碳纳来管。A.2测试内容
单壁碳纳米管的拉曼光谱表征，3测试分析方法
拉曼光谱法，
4样品前处理及测试
A.4.1样品前处理步骤
样品前处理步骤如下：
GB/T 32871—2016
a）将约1 mg的样品放于 5 mL玻璃瓶中,加入 2 mL的无水异丙醇(纯度 99.5%);b）在水浴中超刊约5 min至样品均一悬浮。尽量避免使用高功率超声探头以免损坏碳纳米管的壁和切断碳管；
将样品溶液滴加在基底I，推荐使用Si)./Si基底。硅基底、玻璃基底亦可，但需做空白基底c
的拉曼测试,明确基底的拉曼散射峰；将样品在空气中下燥，然后放在T净的真空下燥箱（75℃)巾、15min以去除残余的溶剂：d)
将样品于通风橱或手套箱中，用于净的摄气轻吹，去除表而松散的样品。这样也可以尽可能e
的减少拉曼测试过程中单壁碳纳米管的样品成气雾状散开吸人人体。A.4.2测试条件
温度:25℃;压力：标准大气压;仪器：激光显微拉曼光谱仪;检测范围：100 cm-1～3000cml;激发波长：514m，633nm.785nm，调节激光功率密度分别为0.33mW/μm0.32mW/μm2.0.16mW/μm2；积分时间分别为10号、105,305；物镜倍数均为50倍；光栅为1800刻线/mm,1800刻线/m1.1200刻线/n（对成光语分辨率优于2 cm-1）。A,4,3测试结果
测试结果中样品的拉曼光谱及呼吸模.D模.G模，G模的拉曼频移见图A.1~图A,3。GB/T32871-2016
177.3/183.2RM
2 0002 5003 000
特受频移/cm-1
单壁碳纳米管固体样品的拉显光谱，激发波长：514nm186.8,192.2
拉变频移/cm-
单壁碳纳米管固体样品的拉曼光谱，激发波长：633nm图A.2
80.2202.8
2 0002 500
拉受频格/om
图 A,3单壁碳纳米管固体样品的拉曼光谱,激发波长;785 nmA,5分析结果和表达方式
A.5.1样品中特定单壁碳纳米管的直径和导电性分析（见表A.1和图A.4）CB/T32871—2016
表A.1不同激光波长观察到的拉曼呼吸模频率x及其对应的直径d与导电类型祥品名称
碳纳米管
激光波长：514nm
导电类型
半导体
半导体
半导体
半导体
激兆波长：633nm
导电类型
半导体
激光被长：785nm
导电类型
半导体
注：采用的关系式为uRnl 一234/d十10,对应下单壁碳纳米管束的情况w 弱峰,m 中等强度峰,s 强峰。2.8
*。**
直轻/nm
注：E,代表单璧碳纳米管的能赋(i=1,2,3.**)1.6
黑色实心圆点代表金属性单壁碳纳米昏，空心菱形点代表半导体性单壁碳纳米管。1i图 A,4常温常压实验条件下测试的单根单壁碳纳米管的电子跃迁能量与单壁碳纳米管直径的关系图。
本标准分析采用以上实验测试的单壁碳纳米管直径及其电了跃迁能之间的类Kalaura plot关系图。分析514nm(2.41eV)波长激发的低频拉曼谱可以发现，呼吸模强度最高的部分集4在182.1cIn-1，对成的直径为 1.4 nrn,对比图A.4可知,该信号对成的单壁碳纳米管是半导体性的,激发激光与其 E:能量共振。在所规测到的G模上，来白半导体性单壁炭纳米管的信号占有绝对优势。同理，考察633 nm(1.96 eV)波长的情况,可以发现直径在 1.2 nm~~1.6 nm 范围内的单壁碳纳米管主要落在金属性碳纳了
GB/T 32871—2016
米管E的共振窗口内。确实，此激光波长下反映切向瘀动G模的峰型表现出非对称特征，其低波数处的府峰可以用表征金属性单壁碳纳米管的非对称Breit-Wigncr-Fano（BWF）线型来拟合。而对于785nm(1.58cV)波长的情况，可以发现在靠近1.2nm范围内附近的单壁碳纳米管主要落在半导体性碳纳米管E的共振窗口内.而在靠近1.6nm范围内附近的单整碳纳米管主要落在金属性碳纳米管E的共振窗口内。
A.5.2单壁碳纳米管相对样品质量分析在514nm、633nm和785nm3种激光获得的拉曼光谱中，利用Origin软件扣除基底信号并进行拟合得到D模和G模的强度值，分别为51tnm：3626.8.79706.8,633nm:1873.9.11709.5,785nm：811.2.8217.0，i见3种激发波长下得到的D模信号强度都较低，D模和G模的比值Ip/1。都较小，分别约为0.05、0.040.10。遍常1/1c值小于0.1.表明样品巾缺陷和无定形碳的含量较低；I/Ic值大卡0.5，表明样品中缺陷和无定形碳的含量较高。所以此单壁碳纳米管样品具有较好的结构有序性所含的缺陷和无定形碳较少。
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