石墨烯的制備工藝有哪些?
機(jī)械剝離法是運(yùn)用物體與石墨烯之間的沖突和相對運(yùn)動，得到石墨烯薄層資料的辦法。這種辦法操作簡略，得到的石墨烯一般保持著完好的晶體結(jié)構(gòu)。2004年，英國兩位科學(xué)運(yùn)用通明膠帶對天然石墨進(jìn)行層層剝離獲得石墨烯的辦法，也歸為機(jī)械剝離法，這種辦法一度被認(rèn)為出產(chǎn)效率低，無法工業(yè)化量產(chǎn)。 這種辦法能夠制備微米大小的石墨烯，可是其可控性較低，完畢大規(guī)模組成有必定的困難。
2016年，我國科學(xué)家發(fā)明了一種簡略高效的綠色剝離技術(shù)，通過"球-微球"間柔軟的翻滾轉(zhuǎn)移工藝完畢了少層石墨烯(層數(shù)3.8±1.9)的規(guī)?；苽洹?br> 氧化康復(fù)法是通過運(yùn)用硫酸、硝酸等化學(xué)試劑及高錳酸鉀、雙氧水等氧化劑將天然石墨氧化，增大石墨層之間的距離，在石墨層與層之間刺進(jìn)氧化物，制得氧化石墨(Graphite Oxide)。然后將反響物進(jìn)行水洗，并對洗凈后的固體進(jìn)行低溫干燥，制得氧化石墨粉體。通過物理剝離、高溫脹大等辦法對氧化石墨粉體進(jìn)行剝離，制得氧化石墨烯。畢竟通過化學(xué)法將氧化石墨烯康復(fù)，得到石墨烯(RGO)。這種辦法操作簡略，產(chǎn)值高，可是產(chǎn)質(zhì)量量較低。氧化康復(fù)法運(yùn)用硫酸、硝酸等強(qiáng)酸，存在較大的危險性，又須運(yùn)用許多的水進(jìn)行清洗，帶大較大的環(huán)境污染。
運(yùn)用氧化康復(fù)法制備的石墨烯，含有較豐厚的含氧官能團(tuán)，易于改性。但由于在對氧化石墨烯進(jìn)行康復(fù)時，較難控制康復(fù)后石墨烯的氧含量，同時氧化石墨烯在陽光照射、運(yùn)送時車廂內(nèi)高溫等外界每件影響下會不斷的康復(fù)，因而氧化康復(fù)法出產(chǎn)的石墨烯逐批產(chǎn)品的質(zhì)量往往不一致，難以控制質(zhì)量。
取向附生法是運(yùn)用成長基質(zhì)原子結(jié)構(gòu)"種"出石墨烯，首先讓碳原子在1150℃下進(jìn)入釕，然后冷卻，冷卻到850℃后，之前吸收的許多碳原子就會浮到釕表面，畢竟鏡片形狀的單層的碳原子會長成完好的一層石墨烯。第一層掩蓋后，第二層開始成長。底層的石墨烯會與釕產(chǎn)生劇烈的相互作用，而第二層后就幾乎與釕完全分別，只剩下弱電耦合。但選用這種辦法出產(chǎn)的石墨烯薄片往往厚度不均勻，且石墨烯和基質(zhì)之間的黏合會影響碳層的特性。
SiC外延法是通過在超高真空的高溫環(huán)境下，使硅原子進(jìn)步脫離資料，剩下的C原子通過自組方式重構(gòu)，然后得到基于SiC襯底的石墨烯。這種辦法能夠獲得高質(zhì)量的石墨烯，可是這種辦法對設(shè)備要求較高。
通過Hummer法制備氧化石墨;將氧化石墨放入水中超聲松懈，構(gòu)成均勻松懈、質(zhì)量濃度為0.25g/L~1g/L的氧化石墨烯溶液，再向所述的氧化石墨烯溶液中滴加質(zhì)量濃度為28%的氨水;將康復(fù)劑溶于水中，構(gòu)成質(zhì)量濃度為0.25g/L~2g/L的水溶液;將制造的氧化石墨烯溶液和康復(fù)劑水溶液混合均勻，將所得混合溶液置于油浴條件下攪拌，反響完畢后，將混合物過濾洗刷、烘干后得到石墨烯。
化學(xué)氣相堆積法即(CVD)是運(yùn)用含碳有機(jī)氣體為材料進(jìn)行氣相堆積制得石墨烯薄膜的辦法。這是出產(chǎn)石墨烯薄膜最有用的辦法。這種辦法制備的石墨烯具有面積大和質(zhì)量高的特征，但現(xiàn)階段本錢較高，工藝條件還需進(jìn)一步完善。由于石墨烯薄膜的厚度很薄，因而大面積的石墨烯薄膜無法獨(dú)自運(yùn)用，有必要附著在微觀器件中才有運(yùn)用價值，例如觸摸屏、加熱器件等。
低壓氣相堆積法是部分學(xué)者運(yùn)用的，其將單層石墨烯在Ir表面上生成，通過進(jìn)一步研討可知，這種石墨烯結(jié)構(gòu)能夠跨越金屬臺階，連續(xù)性的和微米標(biāo)準(zhǔn)的單層碳結(jié)構(gòu)逐漸在Ir表面上構(gòu)成。 毫米量級的單晶石墨烯是運(yùn)用表面偏析的辦法得到的。厘米量級的石墨烯和在多晶Ni薄膜上外延成長石墨烯是由部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)的，在1000℃下加熱300納米厚的Ni 膜表面，同時在CH4氣氛中進(jìn)行暴露，通過一段時間的反響后，大面積的少數(shù)層石墨烯薄膜會在金屬表面構(gòu)成。