中国粉体网讯  石墨烯具有优异的物理、化学和电化学性能，以及优良的结构、电子、机械、导热、光学透明、固有电荷迁移率、机械强度、弹性等特性，是一种高效的电极材料。石墨烯因其特殊的结构和优异的性能，被广泛应用于锂电池中。

石墨烯的快速发展急需实现大规模，批量化地制备结构、厚度和尺寸可控的高质量石墨烯。目前制备石墨烯的方法主要包括微机械剥离法，氧化还原法，SiC外延生长法和化学气相沉积(CVD)法等。

机械剥离法

通过机械力从石墨晶体的表面剥离出石墨烯片层。该方法的优点是得到的产物保持着比较完美的晶体结构，缺陷的含量较低。缺点是产生石墨烯的效率较低，不适合大规模的工业生产，一般仅仅用于实验室的基础研究。

氧化还原法

目前，制备氧化石墨(GO)的技术已经相当成熟，用石墨制备氧化石墨是低成本、大规模制备石墨烯的起点。氧化石墨烯溶液经过还原即可得到石墨烯，氧化还原方法最大的缺点是制备的石墨烯有一定的缺陷，因为经过强氧化剂氧化得到的氧化石墨，并不一定能被完全还原，可能会损失一部分性能，如透光性、导热性，尤其是导电性，但氧化还原方法价格低廉，可以制备出大量石墨烯，是目前最常用的制备石墨烯的方法。

SiC外延生长法

该法是通过加热单晶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，将样品加热使温度升高至1250~1450℃后恒温1~20min，从而形成极薄的石墨层。该方法通常会产生比较难以控制的缺陷，以及多晶畴结构，很难获得较好的长程有序结构，制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。

化学气相沉积(CVD)法

ＣＶＤ法是指反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在衬底或催化剂表面，进而制得固体材料的方法。化学气相沉积法是应用最广泛的一种大规模工业化制备半导体薄膜材料的方法。但该方法仍有一些不足之处亟待解决。研究表明，目前使用这种方法得到的石墨烯在某些性能上(如输运性能)可以与机械剥离法制备的石墨烯相比，但后者所具有的另一些属性(如量子霍尔效应)并没有在CVD法制备的石墨烯中观测到。同时，CVD法制备的石墨烯的电子性质受衬底的影响很大。

此外还有热膨胀剥离法、电弧法、电化学方法等制备石墨烯的方法，但这些方法都或多或少地存在一些缺点，所以石墨烯的大规模应用至今难以实现。沈志刚教授于2010年在国际上首次提出射流空化法，是一种制备石墨烯的物理方法，该方法生产的石墨烯具有高导电性和导热性。这种方法是利用水、普通改性剂和石墨的混合水溶液，在射流空化力的作用下使石墨剥离而得到石墨烯。这种制备石墨烯的方法具有简易、安全、无氧化、无需高温、环境友好、产量高等特点，更加适合石墨烯的大规模生产，经过十余年的技术改进，成本大幅下降，产量大幅提升，非常具备市场竞争力。

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专家简介

沈志刚，北京航空航天大学教授，工程力学和微纳米技术博士点博士生导师。北京市粉体技术研究开发重点实验室主任，中国颗粒学会副理事长。曾获得 “全国优秀科技工作者荣誉称号”、“国家级百千万人才”、“国务院政府特殊津贴”等。

参考来源：

史永胜.石墨烯的制备及表征研究进展

李兴鳌.石墨烯的制备、表征与特性研究进展

（中国粉体网编辑整理/墨玉）

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