中國(guó)粉體網(wǎng)訊 石墨烯具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和電化學(xué)性能,，以及優(yōu)良的結(jié)構(gòu),、電子、機(jī)械,、導(dǎo)熱,、光學(xué)透明、固有電荷遷移率,、機(jī)械強(qiáng)度,、彈性等特性，是一種高效的電極材料,。石墨烯因其特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能,，被廣泛應(yīng)用于鋰電池中。
石墨烯的快速發(fā)展急需實(shí)現(xiàn)大規(guī)模,，批量化地制備結(jié)構(gòu),、厚度和尺寸可控的高質(zhì)量石墨烯。目前制備石墨烯的方法主要包括微機(jī)械剝離法,，氧化還原法,，SiC外延生長(zhǎng)法和化學(xué)氣相沉積(CVD)法等,。
機(jī)械剝離法
通過機(jī)械力從石墨晶體的表面剝離出石墨烯片層,。該方法的優(yōu)點(diǎn)是得到的產(chǎn)物保持著比較完美的晶體結(jié)構(gòu)，缺陷的含量較低,。缺點(diǎn)是產(chǎn)生石墨烯的效率較低,，不適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，一般僅僅用于實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究,。
氧化還原法
目前,，制備氧化石墨(GO)的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，用石墨制備氧化石墨是低成本,、大規(guī)模制備石墨烯的起點(diǎn),。氧化石墨烯溶液經(jīng)過還原即可得到石墨烯，氧化還原方法最大的缺點(diǎn)是制備的石墨烯有一定的缺陷,，因?yàn)榻?jīng)過強(qiáng)氧化劑氧化得到的氧化石墨,，并不一定能被完全還原，可能會(huì)損失一部分性能,，如透光性,、導(dǎo)熱性，尤其是導(dǎo)電性,，但氧化還原方法價(jià)格低廉,，可以制備出大量石墨烯,，是目前最常用的制備石墨烯的方法。
SiC外延生長(zhǎng)法
該法是通過加熱單晶6H-SiC脫除Si,，在單晶(0001)面上分解出石墨烯片層,。具體過程是：將經(jīng)氧氣或氫氣刻蝕處理得到的樣品在高真空下通過電子轟擊加熱，除去氧化物,。用俄歇電子能譜確定表面的氧化物完全被移除后,，將樣品加熱使溫度升高至1250~1450℃后恒溫1~20min，從而形成極薄的石墨層,。該方法通常會(huì)產(chǎn)生比較難以控制的缺陷,，以及多晶疇結(jié)構(gòu)，很難獲得較好的長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu),，制備大面積具有單一厚度的石墨烯比較困難,。
化學(xué)氣相沉積(CVD)法
ＣＶＤ法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在襯底或催化劑表面,，進(jìn)而制得固體材料的方法,。化學(xué)氣相沉積法是應(yīng)用最廣泛的一種大規(guī)模工業(yè)化制備半導(dǎo)體薄膜材料的方法,。但該方法仍有一些不足之處亟待解決,。研究表明，目前使用這種方法得到的石墨烯在某些性能上(如輸運(yùn)性能)可以與機(jī)械剝離法制備的石墨烯相比,，但后者所具有的另一些屬性(如量子霍爾效應(yīng))并沒有在CVD法制備的石墨烯中觀測(cè)到,。同時(shí)，CVD法制備的石墨烯的電子性質(zhì)受襯底的影響很大,。
此外還有熱膨脹剝離法,、電弧法、電化學(xué)方法等制備石墨烯的方法,，但這些方法都或多或少地存在一些缺點(diǎn),，所以石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用至今難以實(shí)現(xiàn)。沈志剛教授于2010年在國(guó)際上首次提出射流空化法,，是一種制備石墨烯的物理方法,，該方法生產(chǎn)的石墨烯具有高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。這種方法是利用水,、普通改性劑和石墨的混合水溶液,，在射流空化力的作用下使石墨剝離而得到石墨烯。這種制備石墨烯的方法具有簡(jiǎn)易,、安全,、無氧化、無需高溫,、環(huán)境友好,、產(chǎn)量高等特點(diǎn),，更加適合石墨烯的大規(guī)模生產(chǎn)，經(jīng)過十余年的技術(shù)改進(jìn),，成本大幅下降,，產(chǎn)量大幅提升，非常具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,。
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專家簡(jiǎn)介
沈志剛，北京航空航天大學(xué)教授,，工程力學(xué)和微納米技術(shù)博士點(diǎn)博士生導(dǎo)師,。北京市粉體技術(shù)研究開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng),。曾獲得 “全國(guó)優(yōu)秀科技工作者榮譽(yù)稱號(hào)”,、“國(guó)家級(jí)百千萬人才”、“國(guó)務(wù)院政府特殊津貼”等,。
參考來源：
史永勝.石墨烯的制備及表征研究進(jìn)展
李興鰲.石墨烯的制備,、表征與特性研究進(jìn)展
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
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