浅谈石墨烯的材料制备方法与意义

1、    浅谈石墨烯的材料制备方法与意义    郭婧怡 摘 要： 石墨烯具备良好的光、电等特性，在原始和新兴产业有着良好的发展前景，被看作是基础材料的中心。但是，石墨烯产业化的关键问题是怎样高成效、高利润地生产出优质的石墨烯。石墨烯是当今战略材料发展的重中之重，拥有平稳、高效等良好的物理化学本能，能够明显加强复合材料的特征，最终达到复合材料在航天、军用、电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等众多范畴和战略产业有效运用的目标。研究者们正致力于对石墨烯制备工艺的不断优化和改进，降低石墨烯制备成本使其优异的材料性能得到更广泛的应用，并逐步

2、走向产业化。tq127 a 2236-1879（2018）11-0030-01引言现如今，世界还未完全达到石墨烯最优的生产规模与运用的目标。这在一定程度上来说，石墨烯是在其高质量的前提下才可以产生，而且在层数上升和内部劣势明显的情况下，石墨烯的众多特征都会有所减少。所以，当今商业化的石墨烯与大型规模领域的需求不匹配，这损害了石墨烯高特质的规模运用前景。与此同时，居高不下的酸性废水将会给社会环境带来非常严重的危害，倘若依靠原有的废水处理法进行过滤，那么肯定会加大人、财、物力的投入，这会导致石墨烯的市场价格持续偏高，也会进一步损害石墨烯的规模运用和发展前景。因此，我们必须生产出健康、无污染的石墨烯

3、工艺，最终达到排放量、耗能量低，高产量的目标，以实现石墨烯高利润的目的。1石墨烯的本质单层石墨烯的厚度仅为0.35 nm，是当今世界轻薄度最好的材料；它在室温下的电子迁移率为2×105 cm2·v-1·s-1并且受温度变化影响小；热导率高达5000 w·m-1·k-1，热传导性能好，抗拉强度超过130gpa，韧性较高2。2石墨烯的制备方法2.1 微机械剥离法。geim 等利用氧等离子束先在高定向热解石墨表面刻蚀出宽20m2 mm、深5m的微槽，经过焙烧后从石墨上脱落出石墨薄片，将其用光刻胶转移到玻璃衬底，并用透镜胶带反复撕揭，在此过程中产生单层

4、石墨烯，超声振荡后将单晶硅片放入丙酮溶剂中，单层石墨烯在范德华作用力下吸附在硅片表面，此法简单能生产出高质量石墨烯，但产率低无法实现工业化生成石墨烯3。2.2 外延生长法。用俄歇电子能谱确定样品表面的氧化物被完全移除后，在超低真空（1.333×10-8 pa）、高温（12001450）条件下，恒温120 min，热分解单晶sic去除其中的si，剩下的c原子通过自组重构，进而得到面积与原有sic薄片相当的石墨烯薄层。此法需要高温，高真空，条件苛刻，难于投入实际工业生产3。2.3 石墨插层法。在天然鳞片石墨的基础上，依附碱金属变成插层剂，经过插层剂与石墨相互作用以产生石墨层。2.4 溶液

5、剥离法。通过直接把石墨溶解到有机溶剂内，成为低浓度散液物质，经过超声降低石墨层的范德华力，或利用加热或气流作用来生产出石墨烯4。其劣势在于产出率不高，与大型生产不匹配。2.5 化学气相沉积法。化学气相沉积（cvd）经过高温会产生气态化学物质，使其固态物在温度下降之后依附与金属层面，这是生产半导体薄膜的中心环节7。同时，经过高温将气体散落成碳和氢原子，使其固态物在温度下降之后依附表面产生热解碳，通过控制反应条件，热解碳成核、重排成长成石墨烯2。此法被业界称作是最有潜力生产出高效、高质的石墨烯，是最优的产业化形式。可以肯定地说，石墨烯分离层经过化学腐蚀减少的酸物质，会造成社会环境的破坏，而且还会进

6、一步加大生产成本。所以，怎样有效地获得完好无损的石墨烯是此法的难点所在。3 石墨烯规模化生产的材料化学工程特征显而易见，石墨烯的未来走向会是倾尽全力地实现石墨烯层数和尺寸的分级，这样的话，石墨烯才会被众多规模化产业所应用，能够有效实现石墨烯高产量、高利润，最终达到石墨烯产品在不同范畴内的使用的目标，从而进一步强大我国的石墨烯在全球各地的崇高地位。但是，从古至今新材料的实验生产、潜在发展的新闻络绎不绝，而能够完全达到新材料规模化运用不同领域的产品少之又少，其主要问题就是没有构建新材料基础，研究和生产技术没有搭建良好的基础。但是，新材料从本质上来讲，其组成部分繁杂，它们的生产和运用往往会涵盖化学反

7、应的复杂多样性特点，所以怎样达到由原始化学产品的高转化和选择的目的，逐步转变为高层次以新材料构建为中心，是新材料产品工程需要解决的难点。与此同时，石墨烯产业化问题也是如此，其解决措施就是保证材料化学工程的发展，达到石墨烯新材料转变为规模生产的最终目标。石墨烯产业过程中出现的如何运用和生产出高质量的石墨烯产品是其中心环节，需要保证材料化学工程的有效进行，将其参与到石墨烯的生产中。经过完善工艺技能和高效率低污染原则来减少对社会环境的危害，这样的话能够满足石墨烯制备与资源、能源、环境三者之间的持续平衡稳定。与此同时，在可控背景下对石墨烯的特质和组成能够有效把控，这就为石墨烯本质上的高质量、高利润生产

8、给予有效地基础支撑和技术支撑。4 结束语综上所述，石墨烯的特质能够在不同范畴进行大规模应用是其不断发展和创新的目标。但是，石墨烯制备在废水处理成本上升的情况下，会将石墨烯的市场价格持续偏高，这会严重阻碍石墨烯在大规模产业化应用的目的。随着市场需要高质量、低成本的石墨烯材料，所以我们必须依附于材料化学工程，当前我们创造出了膜分离技术的制备技术，这給我们带来了非常可观的经济、社会效益。我们一定要相信材料化学工程的发展必然是石墨烯达到高质量、高利润、低污染的石墨烯生产的有利解决办法。参考文献1 段淼，李四中，陈国华.机械法制备石墨烯的研究进展j.材料工程，2013（12）：85-91.2 胡忠良，蒋海云，赵学辉，李娜，丁燕鸿.石墨烯制备的方法、特性及基本原理j.材料导报，2014，28（11）：38-42.3 姜丽丽，鲁雄.石墨烯制备方法及研究进展j.功能材料，2012，43（23）：3185-3