【石墨烯的制备及其应用研究10000字（论文）】

石墨烯的制备及其应用研究目录TOC\o"1-3"\h\u4763引言 14412一、石墨烯的结构与性能 12289二、石墨烯的制备 320026（一）物理方法 391111机械剥离法 3298312石墨烯热解 43217（二）化学方法 4271511氧化还原法 4200152化学气相沉积（CVD） 591383SiC外延生长法 530326（三）其他方法 614710三、石墨烯的应用 724317（一）光电器件领域的应用 73841石墨烯显示器 711822柔性石墨烯晶体管 73966（二）生物医学领域的应用 7301131石墨烯传感器 793792石墨烯抗癌材料 821068（三）储能领域的应用 8154751石墨烯超级电容 8314942石墨烯锂硫电池 91255（四）水处理领域中应用 982941海水淡化 9175862去除有机污染物 10196873去除重金属离子 102222（五）石墨烯功能性涂料 10320271石墨烯抗静电涂料 11311632石墨烯油墨 1117041（六）催化领域的应用 111692四、结束语 133784参考文献 14引言随着新时代的发展，我们研究出许多新型材料。在这些材料中，2004年由物理学家Geim等人发现并分离的石墨烯，在人类文明中起着至关重要的作用。自2004年以来，石墨烯被认为是科技领域最伟大的成就之一。石墨烯因为许多不同寻常的性质，引起了科学界的广泛关注。石墨烯是一种非常薄的膜，由于其良好的物理性能和化学性能，在半导体，传感器，电子芯片，生物医疗，国防军工、新一代显示器等领域带来了革命性的技术变革。5G时代的到来，加快石墨烯电池行业的发展，目前石墨烯主要用作锂电池负极做添加剂，提升电极材料的性能，可以有效降低内阻，让充电速度更快，实现快充，也可以延长电池的寿命。在芯片领域，中科院在做出了重大突破，在2020年石墨烯大会上展示了8英寸石墨烯单晶晶圆这一最新成果，它的性能以及尺寸都处于世界领先水平。在医学领域，石墨烯的衍生化合物被认为可以应用在癌症的治疗上，用作肿瘤靶向发光示踪，也能有效抑制部分癌细胞。石墨烯属于轻质高强材料，在航空航天领域可用来作为隐形飞机的材料。石墨烯还可以用来做发热、散热材料等，这些应用都会为人们的生活带来较大改变。因为石墨烯的用途广泛，各国都在不遗余力的推动石墨烯产业化的发展，我国也已经把石墨烯行业作为战略行业。然而，工业规模的石墨烯生产对于这些巨大的应用来说，很大程度上取决于石墨烯生产的容易程度，这在过去是一个瓶颈，幸运的是，最近有所改善。一、石墨烯的结构与性能石墨烯是一种由碳原子sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，具有二维原子尺度，是六角形的碳同素异形体，而且它每个顶点都有一个原子，其厚度非常的薄，在一个纳米以下，具有超大的比表面积和良好的韧性以及透光、导电和导热性能等性质。石墨烯具有良好的导热率。研究发现，结构孔可以使声子通畅，从而导致石墨烯具有超高的热导率。由于存在带隙很低的金属层，它可以被视为具有特殊理论背景的半金属。石墨烯的性能完全取决于石墨烯层的层数和缺陷。例如，原始石墨烯的理论比表面积为2630m2/g，比炭黑的表面积(850-900)m2/g高得多。由于石墨烯特殊的性质，石墨烯作为许多现代技术的完美材料，包括电子应用，以及许多其他材料作为基板或模板.石墨烯的重要特性之一是其超高的导电性，这对于下一代技术来说是非常重要的。石墨烯及其工程模拟物零带隙，价带和导通带之间几乎没有重叠，为应用和基础研究开辟了巨大的可能性，这主要是由于电子表现为无质量相对论粒子。近年来，世界各地的许多科学家都在同一领域致力于下一代2D材料的开发。研究还表明，石墨烯可以显示出数个电荷转运体和长达1013cm-2迁移率为1×104cm2V-1

s-1的载流子。在室温下，它可以根据实时应用情况进行调整，而且某些低温边界条件下这种移动性可增2×105cm2V-1

s-1。由于石墨烯中的电荷载流子和半金属中的载流子一样，通常称为无质量的狄拉克费米子，所以石墨烯表现出半整数量子霍尔效应。石墨烯中的量子霍尔效应是唯一的，并且表现出电荷、厚度和电荷载流子速度之间的特殊关系。由于石墨烯的这些特性，人们发现石墨烯片的电阻远小于银的电阻，这对电子应用非常有利。石墨烯具有良好的力学性能。石墨烯的晶体结构是所有材料中强度和硬度最高的，其抗拉强度可以达到125GPa，弹性强度可以达到1.1TPa。石墨烯的极限强度为42N/m2。理想状态下的石墨烯强度非常高，大约是普通钢强度的100倍，平均每平方米的石墨烯片可承受的质量为4Kg。石墨烯具有优异的光学性能。研究表明，每层石墨烯的反射率均小于0.1%，白光吸收率高达2.3%。因此，纯石墨烯层具有高度的透明性和高度的灵敏性。石墨烯的吸光度与层数呈线性关系，因此，随着石墨烯层数的增加，吸光度迅速增加。

二、石墨烯的制备由于石墨烯的快速发展，如今最主要的问题是如何实现大规模批量化的制备结构、厚度和尺寸可控制高质量石墨烯。到现在为止，主要制备石墨烯的方法包括物理方法：机械剥离法、取向附生法。化学方法：化学气相沉积法（ChemicalVaporDeposition，简称CVD）、氧化还原法、SiC外延生长法。除此之外还有些一些其他方法。（一）物理方法1机械剥离法机械剥离法可能是在衬底上提取单层石墨烯薄片的最罕见和最杰出的工艺。这是纳米技术中的一种自上向下的技术，在层状结构材料的表面产生纵向或横向应力。当单原子石墨烯层在弱范德华力的作用下堆积在一起时，石墨烯薄膜就形成了。层间距离和层间键能分别为3.34Å和2eV/nm2在机械剥落过程中，单原子层从石墨中分离需要大约300nN/μm2的外力。石墨薄片的堆积是垂直于薄片平面的部分填充的π轨道(涉及范德华力)重叠的结果。剥落与堆积相反，由于在垂直方向上键合较弱，晶格间距较大，而在六边形晶格平面上键合较强。不同厚度的石墨烯薄片可以通过机械剥离石墨材料(如高度有序热解石墨(HOPG)、单晶石墨或天然石墨)的层来获得。这种剥落可以使用各种各样的工具，如透明胶带，超声波甚至通过转移印刷技术等。在某些研究中，为了提高单层或少数层石墨烯薄片的成功率，也可以通过环氧树脂等常规粘合剂或SAMS与基体结合。最近的一项研究表明，可以用金膜从图案化的HOPG中转移印刷宏观石墨烯图案。这是迄今为止生产高质量石墨烯最便宜的方法。机械剥落法获得的石墨烯薄片通常采用光学显微镜、拉曼光谱和原子力显微镜进行表征。对剥落的石墨烯进行AFM分析，以评估其厚度和层数。通过机械剥落法发现单层片状石墨烯纯属偶然，而且通过这种方法获得的单层或几层石墨烯的产率很低，并且片状石墨烯会随机扩散到衬底上。光学显微镜是另一种常用的识别单层石墨烯的方法。根据厚度的不同，石墨烯薄片会在硅晶片顶部300纳米厚度的热生长SiO2层上形成典型的颜色对比。拉曼光谱还对石墨烯的机械剥落进行了研究。这是识别石墨烯薄片厚度和估算其结晶质量的最快速、最精确的方法。这是因为石墨烯的拉曼光谱是基于层数的特征拉曼光谱。在这种微机械剥离方法中，石墨烯是用胶带从石墨晶体中分离出来的。从石墨上剥离后，多层石墨烯仍然留在胶带上，通过反复剥离，多层石墨烯被分割成几片少层石墨烯薄片。随后，所述胶带被附到丙酮衬底上，以便分离所述磁带。最后用未使用的磁带进行最后一次剥离，获得的薄片在尺寸和厚度上有很大差异，对于基于晶圆的单层石墨烯来说，其尺寸从纳米到几十微米不等。单层石墨烯的吸收率为2%，但由于干涉效应，可以在光显微镜下SiO2/Si表面上看到它。事实上利用这种剥离方法很难获得大量石墨烯，甚至不能稳定制出可持续性薄片。这种方法的难度确实很低，然而石墨烯薄片需要在衬底表面找到，这是非常费力的。通过这些机械剥离方法形成的石墨烯被用于生产FET器件。尽管如此，机械剥离法仍需进一步改进，以在纳米技术领域实现大规模、无缺陷、高纯度石墨烯的量产。2石墨烯热解溶胶-热解法是自底向上合成石墨烯。在这个热反应中，钠和乙醇的摩尔比为1:1，在封闭容器中，石墨烯薄片可以通过超声波加热乙醇钠顺利分离。用SAED、TEM、拉曼光谱等手段研究石墨烯的晶体结构、不同的层数、石墨化性质、带结构等，得到了尺寸可达10μm的石墨烯片。拉曼光谱显示，石墨烯具有较宽的D波段、G波段和IG/ID~1.16的强度比。该工艺成本低，易于低温制备高纯度、功能化的石墨烯。但是该方法制出的石墨烯的质量仍然不合适，因为它含有大量的缺陷。（二）化学方法1氧化还原法氧化还原法是大量制备石墨烯的传统方法之一。氧化还原法一般是根据Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法用浓硫酸、硝酸、高锰酸钾等强氧化剂将石墨氧化而合成的。另一种氧化还原生产石墨烯的方法是利用超声化还原氧化石墨烯。电化学还原是另一种大规模合成石墨烯的方法。1962年，首次建立了单层还原氧化石墨烯薄片的方法。然后，氧化石墨溶液可以被声波处理以形成氧化石墨烯纳米片。然后使用联氨还原剂去除氧基，但发现还原过程不完全，留下一些氧化石墨烯之所以有用，是因为它的每一层都是亲水的，与石墨不同。氧化石墨烯通过超声波悬浮在水中，然后通过旋转涂层或过滤沉积在表面，制成单层或双层氧化石墨烯。然后，通过热还原或化学还原氧化石墨烯制成石墨烯薄膜一种简单的一步法，即溶剂热还原法，在有机溶剂中生成还原的氧化石墨烯分散体。2化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是分子被加热并转变为气态的化学反应过程。在这种CVD工艺中，石墨烯在高温下分解扩散，沉积在衬底表面的薄膜、晶体、固体、液体或气体前驱体上。CVD法沉积高质量石墨烯通常是在各种过渡金属衬底上进行的，如Ni、Pd、Ru、Ir和Cu。但是石墨烯的CVD生长主要是在铜和镍两种金属衬底上进行的。镍是第一个尝试大面积石墨烯CVD生长的衬底。这些尝试从2008年开始。1966年镍于甲烷T=900°C形成薄石墨，用作电子显微镜的样品支撑物。1971年，他们观察到石墨棒中C的蒸发形成了石墨烯薄片。在1975年首次报道了用热CVD法在Pt上沉积单层石墨材料。后来，Eizenberg和Blakely报道了Ni上石墨薄片的形成。1984年，研究人员进行了可能是首次在金属表面上生长CVD石墨烯的红外实验，以研究在存在碳的情况下红外的催化和热离子特性。对石墨烯的物理和化学性质进行了精确的分析，开辟了石墨烯电子学的新领域。2006年，首次尝试用化学气相沉积法在镍箔上合成石墨烯，使用樟脑(甾类化合物，化学式为C10H16O的白色透明固体)作为前驱体材料。3SiC外延生长法单晶碳化硅(SiC)表面的外延热生长是最受欢迎的石墨烯合成方法之一。当在单晶衬底上沉积单晶薄膜产生外延薄膜时，这个过程称为外延生长。它在单晶SiC衬底上制造高晶石墨烯。根据衬底的不同，一般有两种外延生长工艺:同质外延和异质外延。当沉积在衬底上的薄膜是同一材料时，称为同质外延层，如果薄膜和衬底是不同的材料，则称为异质外延。碳化硅最早用于图案化外延石墨烯的电学测量。2004年研究发现SiC是一种宽带隙半导体，因此可以使用它作为衬底进行电气测量。1975年，Bommel等人首次发现了6H–SiC表面的石墨烯的形成，在超高真空（-10~10mbar）及超高温1000–1500°C下对两个SiC表面进行热处理，从而制备出石墨烯。2004年，deHeer的小组研究出了在单晶6H-SiC的S表面上制备由1-3个单原子石墨烯层组成的超薄石墨烯，并研究了其电子性质。石墨烯在碳化硅表面上的生长速率取决于碳化硅晶体的特定极性表面。石墨烯在C面上的形成速度比在Si面上快得多，在C面上，产生了更大的多层旋转无序石墨烯畴，约（100~200nm），而在硅表面，超高压退火产生了小畴，约30–100nm。Si（0001）和C（0001）在超高真空（UHV）及超高温T（>1000°C）下退火，由于Si的蒸发而石墨化。在SiC上外延生长石墨烯被认为是一种非常有前途的大规模生产和商业化石墨烯的方法。SiC上的石墨烯可产生高频电子器件、发光器件和辐射硬器件。在晶圆尺度上，利用石墨烯在SiC上制备了顶级门控晶体管。高频晶体管被发现具有100GHz频率，高于同等栅极长度的最先进Si晶体管。基于量子霍尔效应(QHE)，SiC上的石墨烯已被确立为一种新的电阻标准。（三）其他方法还有其他几种方法可以制备石墨烯，如PMMA纳米纤维的电子束辐照、石墨的电弧放电、多环芳烃的热熔合和纳米金刚石的转化。石墨烯可以在氢气气氛下通过电弧放电法合成，具有两到三层，薄片尺寸为100–200nm。通过快速加热过程，空气中的电弧放电产生了约100–200nm宽的石墨烯纳米片，主要有两层。高电流(100A以上)、高电压(50V)、高氢气压力(200Torr以上)是获得石墨烯的有利条件。石墨烯层的厚度很大程度上取决于初始气压。采用He和NH3气氛作为电弧放电方法。在He中考虑了气体的压力和电流，得到了不同数量的石墨烯片。在分子束沉积技术中，采用乙烯气源沉积在镍衬底上，大面积、高质量的石墨烯层的产生依赖于冷却速率。三、石墨烯的应用（一）光电器件领域的应用1石墨烯显示器石墨烯是一种适用于EED（电子发射显示器）的材料，因为它具有高的长宽比，并且在薄板显示器的两端有悬空键，这是一种熟练的电子隧道技术。值得注意的是，石墨烯界面可产生无质量的狄拉克费米子。当它受到电场作用时，场流释放电子，同时避免所有的反向耗散，因为它的逸出速度不依赖于它的能量。石墨烯可以在0.1vμm−2的电压下打开电场，电场改善系数高达3700。石墨烯显示器目前在市场上广泛应用。George等人研究了模型触摸面板显示器的力学行为，该显示器由两层CVD生长的纯石墨烯组成，在拉伸和接触应力动态加载下嵌入PET薄膜。他们研究了基于石墨烯的原型面板显示器在手机中实时应用的几种特性。根据这项研究，石墨烯可能是下一代柔性触摸面板显示器的理想选择。2柔性石墨烯晶体管石墨烯基晶体管是一种单电子纳米器件，它一次只允许穿过一个电子。这种晶体管自问世以来就引起了人们的极大关注，现在许多晶体管已进入市场，用于日常应用。石墨烯基晶体管的主要优点之一是它们可以在室温下进行工作,也可以在低电压条件下工作，而且具有较高的灵敏度。这些特点使得石墨烯基晶体管比硅基晶体管更加有优势,也促进了微芯片技术的进步。此外,由于石墨烯的固有特性,这种半导体晶体管也是非常灵活且完全可以折叠。然而，由于带隙问题，原始石墨烯不能作为硅的替代品。石墨烯中的电子表现得像声子，这与它们的运动能力相反。（二）生物医学领域的应用1石墨烯传感器传感器是一种能够准确地感知周围环境中可能发生的各种动作(例如热、运动、光、压力、湿度等),并通常都是以光学、机械或者电信号为基础来进行反馈的检测装置。国内的水银温度计就是一个日常使用的传感器的例子。因为石墨烯具有较大的比表面积、优良的的光学特性、超高的导电性、高载流子迁移率和密度、高导热性等优点，所以石墨烯和传感器相组合非常合适。石墨烯的巨大的比表面积能够增强不同需要的生物分子在其表面上的负载。它优良的导电能力和较小的带隙可以促进生物分子和电极在表面间的电子相互传导。由于石墨烯片中颗粒的二维、平面和相容性沉降，一个完美的传感器可以区分其包覆状况的微小变化。需要注意的是，片内的每个颗粒都呈现出包覆性的状况。这使得石墨烯能够在微米级的测量中充分识别周围环境的变化，使其高度的可感知性。石墨烯同样可以在原子水平上区分奇异的扰动。这些优良的石墨烯特性非常有利于传感器的应用。总的来说，石墨烯可以用作不同领域的传感器的一部分，例如：生物传感器，诊断仪，场效应晶体管，DNA传感器和气体传感器等。2石墨烯抗癌材料一种基于石墨烯的纳米载体多功能材料，在癌症治疗中的应用，如石墨烯的表面可以使用共价或非共价键的抗癌药物进行功能化。石墨烯的疏水性表面为两亲功能团的附着提供了一个合适的平台，并有利于癌症的细胞靶向治疗。各种抗癌药物，如多柔比星、喜树碱、露卡素、紫杉醇等都被功能化在石墨烯纳米材料（GBNMs）上。最早的研究之一是用喜树碱对石墨烯进行功能化，结果表明喜树碱在结肠癌中的抗癌活性增加了三倍。该配方确实具有化学治疗的性质，但显示出缺乏药物的装载效率。另一项研究将透明质酸作为氧化石墨烯的涂层材料，由此产生的复合物可介导乳腺癌细胞的光热消融。透明质酸涂层增加了细胞相容性、稳定性和对乳腺癌细胞的选择性。这种复合物使乳腺癌细胞的存活率降低了80%，因此，这种涂层纳米载体成为一种有前途的乳腺癌疗法（三）储能领域的应用1石墨烯超级电容超级储能电容器电池是一种介于传统储能电容器与二次储能电池之间的新型电化学材料储能充电装置,它本身具有充电功率密度高、充电快、散热效果好、高循环寿命、无化学污染、免养护维修等诸多优点,在各种各样需要促进能量快速转化的储能技术和新领域应用中都具有很多的实际应用价值。然而超级储能电容器目前受到了对于电极材质的限制,其中的能量分子密度通常会远远低于20wh/kg。石墨烯本身就具有超大的比表面积(2600m2/g),应用于超级电容器的多种电极合成能大幅提高它的储能离子密度,其中它的储能离子密度已经接近于普通铅酸离子电池,它也是超级离子电容器的一种理想电极合成材料。石墨烯超级高速电容技术生产而出制成的电动汽车,一次高速充电仅仅只需8分钟,即可提供额定电力的小型新能源电动汽车行驶1000千米。石墨烯超级电容器的能量分子密度已经超过600wh/kg,是目前最先进的动力复合锂电池5倍,电池的内部重量仅为目前锂离子复合电池全部重量的一半,使用寿命至少可能是目前的动力锂电池2倍,是目前市场传统的氢化物电池4倍,成本将至少会比目前的锂电池成本下降77%。2石墨烯锂硫电池自1940年以来就制造了包括锂硫电池在内的各种电池。锂硫电池和其他电池相比的缺点是价格昂贵，寿命很短。通常，在锂硫电池中，硫作为阴极，锂作为阳极。在锂硫电池的放电过程中，锂在阳极被氧化并转化为锂离子，在阴极，硫被还原并转化为硫离子。然后，锂离子向阴极移动，与被还原的硫反应，形成Li2S。为了解决所有这些问题，可以在不同的电池框架中将石墨烯固结到阳极和阴极中，从而提高电池的效能，提高充放电循环速度。石墨烯的超高导电性、高深宽比和分散性大大优于传统的无机阴极，同时减轻了它们的限制。由于石墨烯具有良好的适应性，已广泛应用于锂离子电池、锂硫电池、超级电容器和能源元件中。锂硫电池的能量高达500Wh/kg，甚至更高，以便实时使用。（四）水处理领域中应用1海水淡化在近些年来的水处理技术发展中，石墨烯的纳米材料被越来越多的人证明凭借其良好的物理化学性能，比如良好结构稳定性，孔隙可控性和良好电流迁移率，被用来在海水中选择性金属离子分离，而达到脱盐的效果。Cohen-Tanugi等采用动力学经典理论，阐述了由于石墨烯的羟基具有良好的亲水性，能够大大提高水的通过性，说明石墨烯薄膜比传统海水淡化反渗透膜的透水性要高得多。虽然这种石墨烯材料具有良好的过滤筛分能力，但是它却难以被大面积的制备，从而限制了它的实际应用。最近，袁荃教授和段镶锋教授发明了一种大面积制备石墨烯-纳米网/单壁碳纳米（GNM/SWNT）复合膜的方法，有望实现石墨烯滤膜的规模化生产和应用。这种高机械强度的GNM/SWNT复合膜可以防止撕裂和溶质泄漏，面积可达厘米级。测试发现，该材料可以从盐水中剔除85%至97%的盐。2去除有机污染物有机污染物的去除可以主要通过石墨烯和氧化石墨烯和有机污染物的交互作用去除，比如电子对的堆叠、分子间引力和疏水能力及等作用。对有机污染物吸附过程影响的主要条件是：污染物的特性、吸附剂表面特征、水中的环境条件和体系PH值。石墨烯在去除有机污染物方面的研究主要集中在有机染料、化学药物以及难降解有机污染物。Tang等人通过水热法合成了一种富含氧官能团的丹宁酸修饰的石墨烯水凝胶，这种水凝胶对亚甲基蓝有着超高的吸附能力，其吸附量最大可达到714mg/g。Li等人采用多孔石墨烯氧化物(MPrGO)磁还原法来吸附废水和纯水中的三氯烷。除了用于吸附剂的富集,石墨烯吸附复合物可以通过利用光催化、电化学催化等多种途径,用于水中污染物的吸附去除。光催化的载体工作产生机理主要指的是指当石墨烯在其中吸收的大量光子的动能远远超过其原子带隙的动能时,碳原子就受到光子激发而催化产生一种释放电荷大的载体,即电子e-和空穴h+。所产生的放射性电荷载体就会迁移到污染物的表面,与其在污染物中所吸附的放射性物质会自动发生一种氧化和还原的反应,进而导致污染物被降解。由于石墨烯优异的电化学性质,近年来在污染物电催化方面展现出不俗的成绩。3去除重金属离子由于多孔石墨烯和石墨烯的复合材料具有较高的比表面积，密密麻麻的内部孔结构和大量的表面官能团，使其对水中的重金属理子有着非常良好的吸附性能。在最近这几年有很多人研究了石墨烯和石墨烯复合材料对重金属离子吸附去除的研究，主要吸附去除的重金属污染物中所含的汞、铅、铬、镉、锌、铜、镍等。石墨烯材料去除重金属污染物的机理主要是离子交换，静电相互作用，表面络合等，而且这几种作用并不是单独产生，往往是相伴产生。近期崔屹课题组研究发现，氧化石墨烯所覆盖的碳电极在电沉积的作用下对重金属离子有着超高的吸附能力，平均每克氧化石墨烯可以吸附29g的重金属理子。由于石墨烯覆盖的碳电极表面有着大量的官能团，使其对水中的多种重金属的回收率高达99.9%。（五）石墨烯功能性涂料1石墨烯抗静电涂料抗静电防腐涂料被广泛应用在汽车、电子、机械、航空和化工等工业领域,随着我国现代科学技术的不断进步,对其产品抗静电性能要求也愈来越严格。石墨烯材料具有的高强度导电、强力学等重要特性,这些优良的特性都有利于开发出一种具有高性能、高强度的新型防静电涂料。将十六氟苯胺接枝石墨烯的薄膜表面以便于提高其与环氧树脂的化学相容性,然后以共用或混合的一种形式将二者均匀地进行混合,改变混合物体系中石墨烯的实际使用量,可以得到一种具有不同的表面电阻效率的新型防静电改性涂料,当新型防静电改性涂料中的石墨烯添加剂的实际量为0.5%时,防静电改性涂料薄膜的表面电阻效率就可能会直接下降至109ω/sq,达到防静电改性涂料在材料的行业规范和国家标准的要求。2石墨烯油墨石墨烯已被进一步用于生产电子、耐热和防腐蚀用途的功能性油墨。通过将石墨烯掺入油墨配方中，与石墨烯相关油墨的导电性能会影响，使其变得导电且可加工。与其他导电油墨（甚至是一些新开发的纳米油墨）相比，石墨烯油墨无毒，环保，便宜且可回收利用。此外，石墨烯还具有很高的热稳定性，是生产大量热量的电子应用中耐热油墨涂层的理想材料。由于石墨烯在制造过程中不会分解，所以在需要较高的加工温度时，它也是一种较好的选择。石墨烯具有优异的化学稳定性和极高的惰性。这些额外的优点使石墨烯成为功能性油墨应用的理想选择。因此，对于环境因素至关重要的应用场合，石墨烯油墨可以提供一种稳定的屏障，以保护材料免受化学物质和腐蚀的影响。（六）催化领域的应用催化是工业革命和研究发展的重要基础研究课题。由于石墨烯具有丰富的表面性质、片状形态、高表面积和高电子迁移率，石墨烯及其衍生物被证明是非常有效的催化材料。传统上，许多催化反应使用贵金属作为机械载体和慢化剂来提高反应速率和生产率。同样地，石墨烯作为一种化学惰性物质，因为在其最纯的形式中，没有自由键。但是，官能团的添加改变了石墨烯的特性，使其适合作为催化载体。此外，研究发现石墨烯平面且均匀的表面会增强衬底与催化剂之间的界面相互作用。由于石墨烯的二维表面形貌，金属催化剂可以在石墨烯的表面准确地定位，从而获得最佳的性能。同样，石墨烯高效的机械背景和非凡的电荷承载能力，通过最大限度的催化剂-底物参与，有助于反应过程中的电荷交换。此外，石墨烯处于休眠状态，不参与催化循环，因此可以用作催化剂的理想载体。同样，石墨