石墨烯的制备

一：石墨烯的制备原理及方法

石墨烯的制备原理：

首先，将石墨粉末氧化，变成“氧化石墨（GO）”粉，然后将其混入水溶液中，均匀涂在PET（polyethyleneterephthalate）等薄膜基板上注。

石墨烯的制备方法如下：

1、 氧化石墨烯化学气相沉积法

中国科学院物理研究所硕士生蔡伟伟在萨斯大学奥斯丁分校罗德尼教授和陈东敏研究员的指导下，开发出一套化学气相沉积仪（CVD），他们用这套沉积仪首次制备出高品质13C同位素合成石墨。该方法能够有效减少石墨烯岛的数量，显著加快石墨烯的生长速度和提高石墨烯的质量。化学气相沉积法将对石墨烯的应用研究起到极大地推动作用，美国的哥伦比亚大学教授菲利普金就曾表示气相沉积法是制备大尺寸、高质量石墨烯最省钱的方法之一，这对于量化生产石墨烯具有相当重大的意义。

2、 取向附生法

氧化石墨烯取向附生法的工作原理是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯。其生成步骤是：先让碳原子在1150℃下渗入钌，经冷却到850℃后，大量碳原子就浮出表面，最终长成第一层石墨烯。当第一层覆盖80%后，第二层随之生长。利用这种方法制备石墨烯不仅需要稀有金属钌，而且得出的石墨烯薄片厚度不匀，效果往往达不到预期的效果。

3、微机械分离

此方法是获得石墨烯最普通的方法，可以直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。2004 年，英国的KostyaNovoselov 就是用机械分离法首次制备出单层石墨烯，用此方法制备出的石墨烯可以在埂界环境下稳定存在。这种方法的优点是过程简单，氧化石墨烯缺点是不易控制产物的尺寸，难以获得所需要的石墨烯。

二：物理法制备石墨烯的几种方法

石墨烯具有独特的结构和优异的性能, 近年来在化学、物理和材料学界引起了广泛的研究兴趣，并且在石墨烯的制备上已取得了不少的进展。本文就物理方法方面概述了石墨烯的制备方法。　　物理方法通常是以廉价的石墨或膨胀石墨为原料，通过机械剥离法、取向附生法、液相或气相直接剥离法来制备单层或多层石墨烯。这些方法原料易得, 操作相对简单，合成的石墨烯的纯度高、缺陷较少。机械剥离法制备石墨烯　　机械剥离法或微机械剥离法是最简单的一种方法，即直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剥离下来。Novoselovt 等于2004年用一种极为简单的微机械剥离法成功地从高定向热解石墨上剥离并观测到单层石墨烯，验证了单层石墨烯的独立存在。具体工艺如下：首先利用氧等离子在1 mm厚的高定向热解石墨表面进行离子刻蚀，当在表面刻蚀出宽20 μm~2 mm、深5 μm的微槽后，用光刻胶将其粘到玻璃衬底上，再用透明胶带反复撕揭，然后将多余的高定向热解石墨去除并将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声，最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中，利用范德华力或毛细管力将单层石墨烯捞出。　　但是这种方法存在一些缺点，如所获得的产物尺寸不易控制，无法可靠地制备出长度足够的石墨烯，因此不能满足工业化需求。取向附生法晶膜生长制备石墨烯　　Peter W.Sutter 等使用稀有金属钌作为生长基质，利用基质的原子结构种出了石墨烯。首先在 1150 °C下让C原子渗入钌中，然后冷却至850 °C，之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，在整个基质表面形成镜片形状的单层碳原子孤岛，孤岛逐渐长大，最终长成一层完整的石墨烯。第一层覆盖率达80 %后，第二层开始生长，底层的石墨烯与基质间存在强烈的交互作用，第二层形成后就前一层与基质几乎完全分离，只剩下弱电耦合，这样制得了单层石墨烯薄片。但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影响制得的石墨烯薄片的特性。液相和气相直接剥离法制备石墨烯　　液相和气相直接剥离法指的是直接把石墨或膨胀石墨(EG)(一般通过快速升温至1000 °C以上把表面含氧基团除去来获取)加在某种有机溶剂或水中，借助超声波、加热或气流的作用制备一定浓度的单层或多层石墨烯溶液。Coleman等参照液相剥离碳纳米管的方式将石墨分散在N-甲基-吡咯烷酮 (NMP) 中，超声1h 后单层石墨烯的产率为1%，而长时间的超声(462 h)可使石墨烯浓度高达1.2 mg/mL。研究表明，当溶剂与石墨烯的表面能相匹配时，溶剂与石墨烯之间的相互作用可以平衡剥离石墨烯所需的能量，能够较好地剥离石墨烯的溶剂表面张力范围为40~50mJ/m2。利用气流的冲击作用能够提高剥离石墨片层的效率。Janowska 等以膨胀石墨为原料，微波辐照下发现以氨水做溶剂能提高石墨烯的总产率(~8%)。深入研究证实高温下溶剂分解产生的氨气能渗入石墨片层中， 当气压超过一定数值至足以克服石墨片层间的范德华力时就能使石墨剥离。

三：怎么制备氧化石墨烯

四：石墨烯怎样生产

针对原料和用途的不同，相应的有几种不同方法。通常来讲有气相沉积法，氧化还原法，插层法。

气象沉积法主要是含碳气体（甲烷、依稀），在一定的温度和压力条件下，碳原子在生长基上附着，形成单层碳结构物质并逐渐生长。优点：所得石墨烯结构好，尺寸不受原料的限制。缺点：制备过程复杂，生产效率低。

氧化还原法是利用氧化剂将石墨逐层氧化，利用超声等方式将已氧化的层剥离。之后，利用还原剂将氧化石墨层还原，即得到石墨烯。优点：成本低廉，生产效率较高。缺点：制得石墨烯的尺寸由原料决定，所用氧化剂和还原剂有污染环境的可能。

插层法是将插层物质填充到石墨的层间隙中，比以此克服层间范德华力，使得各层分散开，从而得到石墨烯。该方法仍处于研发阶段。

五：石墨烯是怎么产生的？

石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K. Geim)等制备出了石墨烯。海姆 和他的同事偶然中发现了一种简单易行的新途径。他们强行将石墨分离成较小的碎片，从碎片中剥离出较薄的石墨薄片，然后用普通的塑料胶带粘住薄片的两侧，撕开胶带，薄片也随之一分为二。不断重复这一过程，就可以得到越来越薄的石墨薄片，而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。石墨烯的制备方法石墨烯的合成方法主要有两种：机械方法和化学方法。机械方法包括微机械分离法、取向附生法和加热SiC的方法；化学方法是化学分散法。 微机械分离法 最普通的是微机械分离法，直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。2004年Novoselovt等用这种方法制备出了单层石墨烯，并可以在外界环境下稳定存在。典型制备方法是用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。 但缺点是此法是利用摩擦石墨表面获得的薄片来筛选出单层的石墨烯薄片，其尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用的石墨薄片样本。 取向附生法—晶膜生长 取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在 1 1 5 0 ℃下渗入钌，然后冷却，冷却到850℃后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满了整个基质表面，最终它们可长成完整的一层石 墨烯。第一层覆盖 8 0 ％后，第二层开始生长。底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。 但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影 响碳层的特性。另外Peter W.Sutter 等使用的基质是稀有金属钌。 加热 SiC法 该法是通过加热单晶6H-SiC脱除Si，在单晶(0001) 面上分解出石墨烯片层。具体过程是：将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下通过电子轰击加热，除去氧化物。用俄歇电子能谱确定表面的氧化物完全被移除后，将样品加热使之温度升高至1250~1450℃后恒温1min~20min，从而形成极薄的石墨层，经过几年的探索，Berger等人已经能可控地制备出单层或是多层石墨烯。 其厚度由加热温度决定，制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。 一条以商品化碳化硅颗粒为原料，通过高温裂解规模制备高品质无支持（Free standing）石墨烯材料的新途径。通过对原料碳化硅粒子、裂解温度、速率以及气氛的控制，可以实现对石墨烯结构和尺寸的调控。这是一种非常新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法。 化学分散法 化学分散法是将氧化石墨与水以1 mg/mL的 比例混合， 用超声波振荡至溶液清晰无颗粒状物质，加入适量肼在1 0 0℃回流2 4 h ，产生黑色颗粒状沉淀，过滤、烘干即得石墨烯。Sasha Stankovich 等利用化学分散法制得厚度为1 nm左右的石墨烯。

六：石墨烯怎么制作

现在用得较多的是氧化还原方法，先将石墨烯氧化得到氧化石墨（用浓硫酸、高锰酸钾、硝酸将石墨烯膨胀，在石墨层面上插上了许多的基团）后将这下基团由还原剂还原得到石墨烯

七：石墨烯是怎么制取的？石墨烯的原材料是什么？

偿般是用鳞片石墨制备石墨烯，即为石墨烯的原材料。

石墨粉即粉状的石墨原料。

请采纳，谢谢。

八：目前的石墨烯制备方法有哪些

石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。