石墨烯制备方法

石墨烯制备方法

石墨烯的制备方法主要分为物理法和化学法两大类，具体如下：

一、物理制备方法

（1）机械剥离法

通过胶带反复粘贴、超声分散等手段将石墨烯从石墨中剥离，是最早实现单层石墨烯制备的方法。2004年，Geim和Novoselov团队首次用此方法获得石墨烯。

（2）超临界流体剥离法

利用超临界CO₂或有机溶剂的溶解和扩散特性剥离石墨层，制备高质量石墨烯。此方法可减少对石墨烯结构的破坏。

（3）SiC外延生长法

在高温下使SiC衬底中的Si原子升华，剩余C原子重构形成石墨烯。此方法可获得高质量单层石墨烯，但需超高真空和高温条件。

（4）液相制备法

通过机械力（如超声、剪切）在合适的溶剂中分散和剥离层状材料。

二、化学制备方法

（1）氧化还原法（Hummers法）

用强酸和氧化剂（如高锰酸钾）氧化石墨，再通过还原剂（如硼氢化钠）还原得到石墨烯。此方法成本低、可批量生产，但可能引入缺陷和含氧官能团。

（2）化学气相沉积法（CVD）

以甲烷等含碳气体为原料，在金属基底（如铜、镍）表面高温裂解碳原子沉积形成石墨烯。此方法可大面积制备高质量石墨烯，是产业化生产的主流技术。

CVD法制备石墨烯

（3）溶剂剥离法

将石墨分散于溶剂中，通过超声破坏层间范德华力实现剥离，制备过程无损结构，但产率较低。

（4）电化学法

通过电解石墨棒，在阳极腐蚀产物中生成石墨烯，可一步制备功能化石墨烯，但片层较厚。

（5）电弧法

在高电流、氢气氛围中电弧放电，收集反应室内的石墨烯，但易混入碳纳米管等杂质。

石墨烯

三、发展趋势

绿色化：如气泡辅助液相机械剥离法减少强酸使用。

规模化：CVD法结合溶剂热法提升产率。

多功能化：通过化学修饰或复合其他材料拓展应用场景。

以上方法各有优劣，实际应用中常结合多种技术以优化性能。

高压微射流均质机

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