石墨烯的合成方法

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1、石墨烯的合成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；化学方法是化学还原法与化学解理法。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

2、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1150 C下渗入 钉，然后冷却，冷却到850C后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钉表面，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 80 %后，第二层开始生长。底层的石墨烯会与钉产生强烈的交互作用，而第二层后就几乎 与钉完全分离，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钉。加热SiC法该法是通过加热单晶

3、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12501450C后恒 温1min20min,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。 包信和等开发了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

4、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。化学还原法化学还原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100C回流24 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。3化学解理法是将氧化石墨通过热还原的方法制备石墨烯的方法，氧化石墨层间的含氧官 能团在一定温度下发生反应，迅速放出气体，使得氧化石墨层被还原的同时解理开，得到石 墨烯。这是一种重要的制备石墨烯的方法，天津大学杨全红等用低温化学解理

5、氧化石墨的方 法制备了高质量的石墨烯。2009年 12月1 日在美国召开的材料科学国际会议上，日本富士通研究所宣布，他们用 石墨烯制作出了几千个晶体管。研究所的研究人员将原料气体吹向事先涂有用做催化剂的铁 的衬底，在这种衬底上制成大面积石墨烯薄膜。莱斯大学将石墨烯薄片与单层氦键合，形成石墨烷。石墨烷是绝缘体。氦使石墨烯由导 体变换成为绝缘体。研究人员移除石墨烯薄片两面的氦原子岛，就形成了被石墨烷绝缘体包 围的、微小的导电的石墨烯阱。该导电的石墨烯阱就可作为量子阱。量子点的半导体特性要优于体硅材料器件。这一技术可用来制作化学传感器、太阳能电池、医疗成像装置或是纳米 级电路等。1 月 8 日，江南石墨烯研究院对外发布，全球首款手机用石墨烯电容触摸屏在常州研 制成功。单层石曇烯（二维）零维富勒烯维碳纳米管单层石墨烯及其派生物示意1LV