石墨烯得制备方法概述1 物理法制备石墨烯物理方法通常就是以廉价得石墨或膨胀石墨为原料,通过机械剥离法、取向附生法、液相或气相直接剥离法来制备单层或多层石墨烯。这些方法原料易得, 操作相对简单,合成得石墨烯得纯度高、缺陷较少。1、1 机械剥离法机械剥离法或微机械剥离法就是最简单得一种方法,即直接将石墨烯薄片从较大得晶体上剥离下来。Novoselovt 等于 2025 年用一种极为简单得微机械剥离法成功地从高定向热解石墨上剥离并观测到单层石墨烯,验证了单层石墨烯得独立存在。具体工艺如下:首先利用氧等离子在 1 mm 厚得高定向热解石墨表面进行离子刻蚀,当在表面刻蚀出宽 20 μm—2 mm、5 μm 得微槽后,用光刻胶将其粘到玻璃衬底上,再用透明胶带反复撕揭,然后将多余得高定向热解石墨去除并将粘有微片得玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声,最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中,利用范德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”。但就是这种方法存在一些缺点,如所获得得产物尺寸不易控制,无法可靠地制备出长度足够得石墨烯,因此不能满足工业化需求。1、2 取向附生法—晶膜生长Peter W、Sutter 等使用稀有金属钌作为生长基质,利用基质得原子结构“种”出了石墨烯。首先在 1150 °C 下让 C 原子渗入钌中,然后冷却至 850°C,之前吸收得大量碳原子就会浮到钌表面,在整个基质表面形成镜片形状得单层碳原子“孤岛”,“孤岛”逐渐长大,最终长成一层完整得石墨烯。第一层覆盖率达 80 %后,第二层开始生长,底层得石墨烯与基质间存在强烈得交互作用,第二层形成后就前一层与基质几乎完全分离,只剩下弱电耦合,这样制得了单层石墨烯薄片。但采纳这种方法生产得石墨烯薄片往往厚度不均匀,且石墨烯与基质之间得黏合会影响制得得石墨烯薄片得特性。1、3 液相与气相直接剥离法 液相与气相直接剥离法指得就是直接把石墨或膨胀石墨(EG)(一般通过快速升温至 1000 °C 以上把表面含氧基团除去来猎取)加在某种有机溶剂或水中,借助超声波、加热或气流得作用制备一定浓度得单层或多层石墨烯溶液。Coleman 等参照液相剥离碳纳米管得方式将墨分散在 N 甲基吡咯烷酮(NMP) 中,超 声 1h 后单层石墨烯得产率为 1%,而长时间得超声(462 h)可使石墨烯浓度高达 1、2 mg/mL。讨论表明,当溶剂与石墨烯得表面能相匹配时,溶剂与石墨烯之间得相互作用可以平衡剥离石墨烯所需得能量,能够较好地剥离石墨烯得溶剂表面张力范围为 40~50mJ/m2。利用气流得冲击作用...
