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石墨烯的制備，石墨烯的制備方法有哪些

來源：整理 時間：2023-08-19 13:27:13 編輯：智能門戶 手機(jī)版

本文目錄一覽

1，石墨烯的制備方法有哪些

機(jī)械剝離法，外延生長法，氧化還原，CVD方法等

石墨烯的制備方法有哪些

2，石墨烯的制作工藝是什么

目前制備技術(shù)還不是很成熟，主要有cvd（氣象沉積）和還原氧化石墨（一般是溶液法）

石墨烯的制作工藝是什么

3，石墨烯是怎么制取的

最簡單的操作原理就是在一張紙上用鉛筆畫一條線，然后用透明膠布不停的沾，直到最后只剩下一層為止，那一層是納米厚度，那就是石墨烯了
一般是用鱗片石墨制備石墨烯，即為石墨烯的原材料。石墨粉即粉狀的石墨原料。請采納，謝謝。

石墨烯是怎么制取的

4，大家石墨烯都是怎么做的

石墨烯是2004年被通過機(jī)械剝離的方法得到的，此后科研界掀起了大規(guī)模的石墨烯材料研究熱潮。目前得到石墨烯的方法主要是先將天然石墨氧化，得到氧化石墨烯，再通過一定手段將氧化石墨烯還原，從而得到石墨烯。雖然研究很多年了，但是石墨烯還是沒有達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的水平。不過當(dāng)前市場上已經(jīng)有某些商家在銷售石墨烯及其衍生材料，當(dāng)然這些材料基本上只是提供科研用的。
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5，物理法制備石墨烯的幾種方法

　　石墨烯具有獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能, 近年來在化學(xué)、物理和材料學(xué)界引起了廣泛的研究興趣，并且在石墨烯的制備上已取得了不少的進(jìn)展。本文就物理方法方面概述了石墨烯的制備方法?！　∥锢矸椒ㄍǔＪ且粤畠r的石墨或膨脹石墨為原料，通過機(jī)械剝離法、取向附生法、液相或氣相直接剝離法來制備單層或多層石墨烯。這些方法原料易得, 操作相對簡單，合成的石墨烯的純度高、缺陷較少。機(jī)械剝離法制備石墨烯　　機(jī)械剝離法或微機(jī)械剝離法是最簡單的一種方法，即直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剝離下來。Novoselovt 等于2004年用一種極為簡單的微機(jī)械剝離法成功地從高定向熱解石墨上剝離并觀測到單層石墨烯，驗證了單層石墨烯的獨立存在。具體工藝如下：首先利用氧等離子在1 mm厚的高定向熱解石墨表面進(jìn)行離子刻蝕，當(dāng)在表面刻蝕出寬20 μm~2 mm、深5 μm的微槽后，用光刻膠將其粘到玻璃襯底上，再用透明膠帶反復(fù)撕揭，然后將多余的高定向熱解石墨去除并將粘有微片的玻璃襯底放入丙酮溶液中進(jìn)行超聲，最后將單晶硅片放入丙酮溶劑中，利用范德華力或毛細(xì)管力將單層石墨烯撈出?！　〉沁@種方法存在一些缺點，如所獲得的產(chǎn)物尺寸不易控制，無法可靠地制備出長度足夠的石墨烯，因此不能滿足工業(yè)化需求。取向附生法晶膜生長制備石墨烯　　Peter W.Sutter 等使用稀有金屬釕作為生長基質(zhì)，利用基質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)種出了石墨烯。首先在 1150 °C下讓C原子滲入釕中，然后冷卻至850 °C，之前吸收的大量碳原子就會浮到釕表面，在整個基質(zhì)表面形成鏡片形狀的單層碳原子孤島，孤島逐漸長大，最終長成一層完整的石墨烯。第一層覆蓋率達(dá)80 %后，第二層開始生長，底層的石墨烯與基質(zhì)間存在強(qiáng)烈的交互作用，第二層形成后就前一層與基質(zhì)幾乎完全分離，只剩下弱電耦合，這樣制得了單層石墨烯薄片。但采用這種方法生產(chǎn)的石墨烯薄片往往厚度不均勻，且石墨烯和基質(zhì)之間的黏合會影響制得的石墨烯薄片的特性。液相和氣相直接剝離法制備石墨烯　　液相和氣相直接剝離法指的是直接把石墨或膨脹石墨(EG)(一般通過快速升溫至1000 °C以上把表面含氧基團(tuán)除去來獲取)加在某種有機(jī)溶劑或水中，借助超聲波、加熱或氣流的作用制備一定濃度的單層或多層石墨烯溶液。Coleman等參照液相剝離碳納米管的方式將石墨分散在N-甲基-吡咯烷酮 (NMP) 中，超聲1h 后單層石墨烯的產(chǎn)率為1%，而長時間的超聲(462 h)可使石墨烯濃度高達(dá)1.2 mg/mL。研究表明，當(dāng)溶劑與石墨烯的表面能相匹配時，溶劑與石墨烯之間的相互作用可以平衡剝離石墨烯所需的能量，能夠較好地剝離石墨烯的溶劑表面張力范圍為40~50mJ/m2。利用氣流的沖擊作用能夠提高剝離石墨片層的效率。Janowska 等以膨脹石墨為原料，微波輻照下發(fā)現(xiàn)以氨水做溶劑能提高石墨烯的總產(chǎn)率(~8%)。深入研究證實高溫下溶劑分解產(chǎn)生的氨氣能滲入石墨片層中， 當(dāng)氣壓超過一定數(shù)值至足以克服石墨片層間的范德華力時就能使石墨剝離。

6，石墨烯制備

1．1微機(jī)械剝離法石墨烯最早是通過微機(jī)械剝離法制得的。2004年，曼徹斯特大學(xué)Geim等[1]用膠帶從石墨上剝下少量單層石墨烯片，成為石墨烯的發(fā)現(xiàn)者，并引發(fā)了新一波碳質(zhì)材料的研究熱潮。該法雖然可以獲得質(zhì)量較好的單層和雙層石墨烯，能部分滿足實驗室的研究需要，但產(chǎn)量和效率過低，高質(zhì)量的石墨烯的規(guī)模制備成為人們追求的目標(biāo)。1．2氧化石墨還原法近年來，人們不斷的探索新方法以提高石墨烯的產(chǎn)量，其中氧化還原法由于其穩(wěn)定性而被廣泛采用。這種方法首先制備氧化石墨∞]，先將石墨粉分散在強(qiáng)氧化性混合酸中，例如濃硝酸和濃硫酸，然后加入高錳酸鉀或氯酸鉀強(qiáng)等氧化劑得到氧化石墨，再經(jīng)過超聲處理得到氧化石墨烯，最后通過還原得到石墨烯。然而，氧化過程會導(dǎo)致大量的結(jié)構(gòu)缺陷，這些缺陷即使經(jīng)1100℃退火也不能完全被消除，仍有許多羥基、環(huán)氧基、羰基、羧基的殘留。缺陷導(dǎo)致的電子結(jié)構(gòu)變化使石墨烯由導(dǎo)體轉(zhuǎn)為半導(dǎo)體，嚴(yán)重影響石墨烯的電學(xué)性能，制約了它的應(yīng)用。但是含氧基團(tuán)的存在使石墨烯易于分散在溶劑中，且使石墨烯功能化，易于和很多物質(zhì)反應(yīng)，使石墨烯氧化物成為制備石墨烯功能復(fù)合材料的基礎(chǔ)。1．3石 墨層間化合物途徑石墨插層復(fù)合物是以天然鱗片石墨為原料，通過在層間插入非碳元素的原子、分子、離子甚至原子團(tuán)使層間距增大，層間作用力減小，形成層間化合物。有人曾在膨脹石墨中加入插入劑，并利用熱振動或酸處理使它部分剝離，從而得到石墨片或石墨烯[6-8]。但該法得到的石墨烯大小不一，尺寸難以控制。如果某種溶劑與單層石墨的相互作用超過石墨層與層之間的范德華力，那么即可通過嵌入溶劑將石墨層剝離開。Li等通過熱膨脹使石墨層間距增大，再用發(fā)煙硫酸插層進(jìn)一步增大層間距，最后加入四丁基氫氧化銨，經(jīng)超聲、離心得到穩(wěn)定分散在有機(jī)溶劑中的石墨烯[9]。借鑒分散碳納米管的方法，在極性有機(jī)溶劑中超聲處理石墨粉也可以得到多層(<5)的石墨烯。Lotya等通過在水一表面活性劑中超聲剝離石墨，得到穩(wěn)定的石墨烯懸浮液[1…。與氧化石墨法相比，石墨插層化合物途徑制得的石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷少，質(zhì)量高，但是有機(jī)溶劑和表面活性劑難以完全除去，影響石墨烯的電學(xué)性能，而且部分有機(jī)溶劑價格昂貴。1．4沉積生長法沉積生長法通過化學(xué)氣相沉積在絕緣表面(例如SiC)或金屬表面(例如Ni)生長石墨烯，是制備高質(zhì)量石墨烯薄膜的重要手段。有研究者通過對Si的熱解吸附，實現(xiàn)了在以si終止的單晶6H—SiC的(0001)面上外延生長石墨烯膜或通過真空石墨化在單晶SiC(0001)表面外延生長石墨烯。Hannon等[11]在SiC表面上外延生長了石墨烯膜，但是由于SiC在高溫下易發(fā)生表面重構(gòu)，導(dǎo)致表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以獲得大面積、厚度均一的石墨烯膜。Emtsev等[12]在氬氣中通過前位石墨化在si終止的SiC(0001)表面制備出了單層石墨烯薄膜，薄膜的厚度和質(zhì)量都有所提高。近年來，以金屬單晶或薄膜為襯底外延生長石墨烯膜的研究取得很大進(jìn)展。Sutter等[13]在Ru(0001)表面逐層控制地外延生長了大面積的石墨烯膜，制備過程中，首層石墨烯與金屬作用強(qiáng)烈，而從第二層起就可以保持石墨烯固有的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。Coraux等[14]利用低壓氣相沉積法在Ir(111)表面生長了單層石墨烯膜。采用類似的方法，在Cu箔表面也能制備出大面積、高質(zhì)量石墨烯膜，而且主要為單層石墨烯。而韓國科學(xué)家則在多晶Ni薄膜上外延生長了石墨烯膜[1…，他們先在si-sio§襯底上生長出300nm厚的Ni，然后在1000(C的甲烷氣氛中加熱
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