神奇的石墨烯——石墨烯研究进展
中国石墨烯的发展
中国石墨烯的发展1.引言1.1 概述石墨烯作为一种具有革命性的二维材料，在科学界引起了广泛的兴趣和关注。
它由只有一个原子厚度的碳原子构成，具有出色的导电性、热传导性和机械强度。
这些优异的性能使得石墨烯在许多领域具有巨大的应用潜力。
中国作为世界上最大的石墨烯生产国之一，在石墨烯领域也取得了长足的发展。
自2004年英国科学家安德鲁·盖门和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次成功分离出石墨烯以来，中国科学家们便开始了对石墨烯的深入研究和应用探索。
中国石墨烯的发展历程可以追溯到2006年，当时中国科学院物理研究所的研究团队成功地在石墨烯的制备和应用方面取得了重要突破。
随后，中国各大高校和科研机构纷纷投入到石墨烯研究中，并在材料制备、性能测试和应用开发等方面取得了一系列的成果。
目前，中国已建立了一批具备自主知识产权的石墨烯制备技术和核心设备。
石墨烯产业链也逐渐形成，包括石墨烯材料的生产、加工、应用等环节。
中国在石墨烯相关领域的科研和产业化水平在国际上处于领先地位。
然而，中国石墨烯产业仍然面临一些挑战和问题。
首先，石墨烯的大规模生产和应用仍然存在技术门槛和成本限制。
其次，石墨烯的应用开发和商业化步伐较慢，需要进一步的市场推广和应用示范。
此外，石墨烯产业还需要加强与其他相关领域的协同创新，以满足实际应用需求。
展望未来，中国石墨烯的发展前景仍然广阔。
可以预见的是，随着石墨烯制备技术的不断成熟和改进，石墨烯将在能源、材料、电子、生物医药等诸多领域得到更广泛的应用。
同时，政府、企业和科研机构需要加强合作，共同推动石墨烯产业的发展，为我国经济转型升级和可持续发展做出更大的贡献。
总之，中国石墨烯的发展已经取得了令人瞩目的成就，但仍然面临一些挑战和机遇。
我们有理由相信，在多方共同努力下，中国石墨烯必将实现更大范围的应用和产业化，为我国科技创新和经济发展注入新的活力。
1.2 文章结构文章结构部分主要用来介绍整篇文章的组成和内容安排。
石墨烯材料的物理与化学性质的研究进展
石墨烯材料的物理与化学性质的研究进展石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有极高的强度、导电性和导热性，并且具有非凡的物理和化学性质。
自2004年以来，石墨烯的相关研究一直是材料科学领域中最具活力和发展潜力的研究之一。
本文将就石墨烯材料的物理与化学性质的研究进展进行探讨。
一、石墨烯的物理性质1.导电性石墨烯具有出色的导电性，是迄今为止最佳的导电材料之一。
由于本构结构的特殊性质，石墨烯具有强大的电子传输能力，使其能够实现高速电子传输，并在电子器件中发挥重要作用。
2.强度和刚度石墨烯是一种具有极高强度和刚度的材料。
其平均强度是钢铁的200倍，因此具有非常高的抗压和抗拉能力。
这些特性使它成为未来材料发展领域的热点之一。
3.热导率石墨烯具有极高的热导率，是钻石的几倍，挑战了经典Fourier热传导定律，该定律无法解释石墨烯非常显著的热导率。
这使得石墨烯成为热传导性能研究的热点对象。
二、石墨烯的化学性质1.化学反应性石墨烯在氧化、硝化、氢化等化学反应中表现出良好的反应性。
例如，氧化后的石墨烯可以制成石墨烯氧化物，具有比石墨烯更好的导电性和导热性，并有望在透明导电膜、电存储器以及生物传感器等领域得到广泛应用。
2.表面功能化石墨烯表面的化学修饰可以改变其表面特性，如润湿性、分散性和反应活性，增强其化学可用性。
例如，将石墨烯表面修饰为羟基、胺基、硫基等功能化基团后，能够制备出更优异的光催化材料，并在光催化分解有机污染物等方面有着广泛应用。
三、石墨烯的应用前景1.电子器件由于石墨烯具有卓越的导电性能，所以它被广泛应用于电子器件领域。
例如，石墨烯晶体管、柔性电子器件、透明导电膜等都是石墨烯电子器件的典型应用之一。
2.能源材料石墨烯在能源材料领域的应用十分广泛，如锂离子电池、超级电容器、电催化等。
例如，石墨烯锂离子电池的电极材料可以大大提高电池的能量密度和循环性能，在电动车、移动设备等方面得到广泛应用。
3.光电材料石墨烯在光电材料领域的应用也越来越受到关注，如光催化材料、透明导电膜、光电探测器等。
石墨烯作为催化剂的研究
石墨烯作为催化剂的研究石墨烯是一种具有独特性质和广泛应用前景的材料，其在催化剂领域中也受到了越来越多的关注。
本文旨在探讨石墨烯作为催化剂的研究进展。
一、石墨烯的催化剂应用石墨烯具有高比表面积、优异的导电性、化学稳定性和热稳定性等特点，使其成为理想的催化剂载体。
同时，石墨烯的π电子结构也为其赋予了一定的催化活性和选择性，这使得石墨烯催化剂在环境保护、能源转化、有机合成等领域具有很大的应用潜力。
以环境保护领域为例，石墨烯催化剂可以用于水处理、空气净化、废气处理等方面。
石墨烯的高比表面积使其可以吸附和活化污染物，其优异的导电性和选择性使其可以用于电化学催化转化。
此外，石墨烯还可以用于固体废物的资源化利用，例如将二氧化碳转化为有用的化学品，实现“废为宝”的循环利用。
二、石墨烯催化剂的制备方法传统的催化剂制备方法主要是物理和化学方法，如沉淀法、共沉淀法、还原法、溶胶-凝胶法等。
然而，这些方法存在制备难度大、成本高等问题。
而石墨烯作为催化剂载体的制备方法也在不断创新和完善中。
在成品石墨烯的制备方面，化学气相沉积(CVD)和化学还原法是目前应用较为广泛的方法。
而对于制备石墨烯催化剂，较常用的方法包括溶液还原法、热化学还原法、等离子体还原法等。
三、石墨烯催化剂的应用研究1. 氧还原反应(ORR)氧还原反应是石墨烯催化领域的重要应用之一。
传统的催化剂如铂、钯等在氧还原反应中具有很高的催化活性和选择性，但价格昂贵，而石墨烯催化剂则可以替代这些昂贵的催化剂。
石墨烯催化剂的氧还原反应机理主要是电化学过程和非电化学过程两种。
电化学过程以石墨烯材料本身作为催化剂，而非电化学过程则是利用石墨烯载体作为基底，通过调控表面活性位点等方式实现催化反应的进行。
2. 二氧化碳还原反应(CO2RR)二氧化碳还原反应是一种环保型的反应，可以将二氧化碳转化为有用的化学品。
然而，这种反应具有较高的能峰和较弱的结合能，传统催化剂如铜、钴等催化活性较低，而石墨烯催化剂则以其优异的导电性、热稳定性和电子传输能力等优点具有很大的应用潜力。
石墨烯的研究与应用综述、产业现状
石墨烯的研究与应用综述一、石墨烯的结构与特性石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是最薄的二维材料，单层的厚度仅0.335nm。
石墨烯可塑性极大，是构建其他维数碳材料的基本单元，可以包裹成零维的富勒烯结构，卷曲成一维的碳纳米管，以及堆垛成三维的石墨等。
石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体，二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯具有一些奇特的物理特性：导电性极强：石墨烯中的电子没有质量，电子的运动速度能够达到光速的1/300，是世界上电阻率最小的材料。
良好的导热性：石墨烯的导热性能优于碳纳米管和金刚石，单层石墨烯的导热系数可达5300瓦/米水度，远高于金属中导热系数高的银、铜等。
极好的透光性：石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，并使所有光谱的光均匀地通过。
超高强度：石墨烯被证明是当代最牢固的材料，硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高，却又拥有很好的韧性，可以弯曲。
超大比表面积：石墨烯拥有超大的比表面积(单位质量物料所具有的总面积)，这使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。
石墨烯特殊的结构形态，具备目前世界上最硬、最薄的特征，同时具有很强的韧性、导电性和导热性，这些极端特性使其拥有巨大发展空间，应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法2种。
机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法；化学法包括外延生长法、化学气相沉积法与氧化石墨还原法。
微机械分离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来，可获得高品质石墨烯，且成本低，但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制，不适合量产；取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，石墨烯性能令人满意，但往往厚度不均匀；加热碳化硅法能可控地制备出单层或多层石墨烯，是一种新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法，但制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
石墨烯科技介绍
石墨烯科技介绍石墨烯：未来科技的革命性材料随着科技的不断发展，新材料的研究与应用成为了推动科技进步的重要动力。
在众多新材料中，石墨烯以其独特的优势引起了广泛关注。
作为一种由单层碳原子构成的二维材料，石墨烯具有许多令人瞩目的特性，如极高的强度、良好的灵活性和优异的导电性等。
本文将介绍石墨烯的最新研究进展，探讨其在未来科技领域的潜在应用。
一、石墨烯的研究进展近年来，石墨烯的研究取得了许多突破性的成果。
在电子学领域，石墨烯因其优异的导电性能被认为是一种理想的半导体材料。
科学家们已经成功地将石墨烯用于制造高性能的电子器件，如晶体管、传感器等。
此外，石墨烯在光电子领域也展现出了巨大的潜力。
由于其独特的能带结构和优异的光电性能，石墨烯被认为是一种理想的发光材料，可用于制造高性能的光电子器件，如发光二极管、激光器等。
在能源领域，石墨烯的研究也取得了重要进展。
由于其高导电性和良好的化学稳定性，石墨烯被认为是一种理想的电极材料，可用于制造高性能的超级电容器、锂离子电池等。
此外，石墨烯在燃料电池、太阳能电池等领域也具有广泛的应用前景。
在生物医学领域，石墨烯的研究也取得了一系列令人瞩目的成果。
由于其独特的二维结构和良好的生物相容性，石墨烯被认为是一种理想的生物医学材料。
科学家们已经成功地将石墨烯用于制造高性能的生物传感器、药物载体等。
此外，石墨烯在组织工程、细胞培养等领域也具有广泛的应用前景。
二、石墨烯的材料优势石墨烯具有许多独特的优点，使其在众多领域具有广泛的应用前景。
首先，石墨烯具有极高的强度。
由于其独特的二维结构和强大的化学键，石墨烯的强度比钢铁还要高，使其成为一种理想的材料用于制造高性能的结构部件。
其次，石墨烯具有良好的灵活性。
由于其单层碳原子的构成，石墨烯可以轻松地弯曲和扭曲，而不会失去其优异的性能。
这使得石墨烯成为一种理想的材料用于制造柔性电子器件和可穿戴设备。
最后，石墨烯具有优异的导电性。
由于其独特的能带结构和极高的电子迁移率，石墨烯的导电性能比传统的半导体材料如硅要优秀得多。
石墨烯的研究进展
石墨烯的研究进展刘乐浩，李铁虎，赵廷凯，王大为(西北工业大学材料科学与工程学院，西安710072)摘要石墨烯是碳的又一同素异形体，具有独特的二维结构和优异的力学、电学、光学、热学等性能，成为富勒烯和碳纳米管之后的又一研究热点。
全面综述了近几年来石墨烯的制备方法，洋细讨论了微机械剥离法、化学剥离法、化学合成法、外延生长法、电弧法、化学气相沉积法的优缺点，并针对制备方法存在的产量低、结构不稳定、高污染等问题，提出了一些大规模可控制备高质量石墨烯的建议。
还结合石墨烯的结构和特性，概括了石墨烯在复合材料、微电子、光学、能源、生物医学等领域的应用进展，并展望了其主要研究方向和发展趋势。
关键词石墨烯制备方法应用中图分类号：〇613. 71 文献标识码：Research Progress on GrapheneLIU Lehao，LI Tiehu，ZHAO Tingkai，WANG Dawei (School of Materials Science and Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xi，an 710072)Abstract As an allotrope of carbon，graphene has become a research hotspot due to its unique two-dimensional structure and excellent mechanical，electrical，optical and thermal properties. Synthesis of graphene via different approaches ，such as micro mechanical stripping， chemical stripping， chemical synthesis， epitaxial growth， arc dis- charge，and chemical vapor deposition， are discussed in detail， and strategies for producing homogeneous graphene with improved yield and structural stability while limiting its pollution are proposed. Also application progress of gre- phene in polymer composites，micro electronics， optics， energy and biomedicine are summarized， and the main research direction and development trend are imagined.Key words graphene，preparation methods，applicationo引言富勒烯[1]和碳纳米管[2]已经成为碳材料研究的热点，而在2004年，Geim等[3]又发现了碳的又一同素异形体——石墨烯（Graphene)。
石墨烯的应用现状及发展
石墨烯的应用现状及发展1. 引言1.1 石墨烯介绍石墨烯，是一种由碳原子构成的二维晶体结构材料，呈现出单层厚度的特性。
它具有许多惊人的特性，如极高的导电性、热导性和机械强度，使其被誉为“21世纪的黑金”。
石墨烯的碳原子排列形成了六角形的晶格结构，使其具有出色的导电性和导热性。
石墨烯还具有极高的强度和柔韧性，是一种非常轻巧而且坚韧的材料。
石墨烯的发现可以追溯到2004年，由英国曼彻斯特大学的研究团队首次成功剥离出石墨烯单层，并证明了它的存在。
这项突破性的发现为石墨烯的研究开辟了新的领域，吸引了全球各地的科学家、工程师和企业家的关注和投入。
自此以后，石墨烯在各个领域的应用潜力被不断挖掘和发掘，成为科技领域的热点之一。
1.2 石墨烯的发现石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构材料，厚度仅为一纳米，是迄今为止发现的最薄、最坚固、最导电的材料之一。
石墨烯最早是由英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫于2004年成功分离出来。
他们是通过用胶带将石墨片一层一层地剥离，最终得到了单层厚度的石墨烯。
这项突破性的发现为石墨烯的研究开辟了新的篇章，也为后续的研究奠定了基础。
石墨烯的发现引起了全世界科研人员的广泛关注和研究热情，在材料科学、物理学、化学等领域掀起了一股研究热潮。
石墨烯的特殊结构和优异性能使其具有广阔的应用前景，在电子、光电、生物医学、材料等领域都有潜在的应用价值。
随着科技的不断进步和创新，石墨烯的潜力也将不断被挖掘和拓展，相信石墨烯将在未来发展中展现出更加广阔的前景。
2. 正文2.1 石墨烯在电子领域的应用石墨烯在晶体管、场效应晶体管（FET）和集成电路等方面展现出强大的潜力。
石墨烯晶体管可以实现更高的开关速度和更低的功耗，进一步推动晶体管技术的发展。
石墨烯的柔性和透明性也为柔性电子器件的制备提供了新的可能性。
石墨烯还可以用于制备高频率的微波器件、传感器和光电探测器等。
石墨烯的研究进展
石墨烯的研究进展石墨烯是一种二维自由态原子晶体，具有极佳的导电特性、导热特性、光学特性、机械特性，在各个不同的学科领域得到了大量探索和研究。
论文阐述了石墨烯的结构、特性、应用进展以及石墨烯具有的优缺点，并对石墨烯的应用提出了建议。
【Abstract】The graphene is a kind of two-dimensional free atom crystal with excellent conductivity，thermal conductivity，optical and mechanical properties. It has been explored and researched much in various subjects areas. In this paper，the structure，properties and application of graphene and its advantages and disadvantages are discussed. Paper puts forward the proposal for the graphene application.标签：石墨烯；结构；性质；应用1 引言石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是当前发现的唯一一种二维自由态原子晶体，是除金刚石以外其他碳晶体的基本结构单元，具有许多极佳的电子及机械性能，是当前使用的材料中最薄、强度最大、导电和导热性能最好的一种纳米材料[1]。
近年来，科学界对石墨烯的研究逐渐从石墨烯的制备研究转变到对石墨烯的应用研究，并对石墨烯在光电、医学、计算机晶体管等领域都进行了大量的研究，取得了较好的成果。
2 石墨烯的结构及特性2.1 结构石墨烯是一种单原子层的碳二维纳米材料，其点阵结构是由碳六元环组成的二维蜂窝状，是构成其他石墨材料的基本单元，石墨烯主要分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、多层或厚层石墨烯4个类别。
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神奇的石墨烯——石墨烯的研究进展石墨烯简介石墨烯（Graphene），又称单层石墨，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。
石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在[1]，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光"；导热系数高达5300 W/m•K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率*超过15000 cm2/V•s，又比纳米碳管或硅晶体*高，而电阻率只约10-6 Ω•cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。
因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。
由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。
石墨烯的碳原子排列与石墨的单原子层雷同，是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)排列构成的单层二维晶体。
石墨烯可想像为由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网。
石墨烯的命名来自英文的graphite(石墨) + -ene(烯类结尾)，也可称为“单层石墨”。
石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。
石墨烯的结构非常稳定，碳碳键（carbon-carbon bond）仅为1.42Å。
石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。
这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。
另外，石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。
由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。
石墨烯是构成下列碳同素异形体的基本单元：石墨，木炭，碳纳米管和富勒烯。
完美的石墨烯是二维的，它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边形存在，则会构成石墨烯的缺陷。
12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。
石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管；另外石墨烯还被做成弹道晶体管（ballistic transistor）并且吸引了大批科学家的兴趣。
在2006年3月，佐治亚理工学院研究员宣布, 他们成功地制造了石墨烯平面场效应晶体管，并观测到了量子干涉效应，并基于此结果，研究出以石墨烯为基材的电路.石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。
它是已知材料中最薄的一种，质料非常牢固坚硬，在室温状况，传递电子的速度比已知导体都快。
石墨烯的原子尺寸结构非常特殊，必须用量子场论才能描绘。
既然石墨烯这么的神奇，有这么多的特性，那它的制备会不会特别难呢？事实表明现在大规模的制造石墨烯还比较困难，但小规模的制造用于科研还是比较容易的。
最初制造的方法甚至简单的让你认为有点儿戏。
石墨烯的制备1、机械剥离法1.1、原始机械剥离法用机械剥离法将普通的石墨片层减至最薄的努力可以追溯到1960年，当时委内瑞拉电镜学家HumbertoFem6ndez．Mor丘n试图寻找一种具有足够强度的、对电子束透明的并且质地均一的材料作为样品的支持膜，他成功地从石墨晶体中剥离出了厚度为5 nm(约15层石墨烯)的石墨片层。
“但从那以后，机械剥离法减薄石墨片层的研究几乎停滞了。
1990年以后，随着富勒烯和碳纳米管的发现，关于石墨烯的研究再次兴起。
研究者发现当原子力显微镜(AFM)的探头在高定向热解石墨(HOPG)的表面摩擦后，可以掀起厚度在4 nm左右的石墨烯纳米带并可以将其在HOPG的表面上折成几折，如图1所示。
但是当时研究者并未将石墨烯纳米片层从HOPG的表面上转移到其它的衬底上Ⅲ1。
1999年，Rodlaey S．Ruoff等将HOPG上刻蚀出的石墨柱在硅衬底上涂抹，得到了厚度小于10 nm的石墨片层。
具体的做法是：首先在HOPG的表面上镀一层SiO，，然后在SiO：的表面涂上一层光刻胶，在光刻胶上光刻后用氧氟酸(HF)将不受光刻胶保护的SiO：除去，再将剩余的光刻胶除净。
这样留下的岛状SiO：就会像面具一样保护HPOG不受氧等离子刻蚀的影响，而未受保护的地方将会受到刻蚀。
在除去剩余的SiO：后，最终在HPOG的表面上留下排列规整的石墨柱，如图2所示值得注意的是，这些石墨柱的高度可以通过调节氧等离在Ruoff方法的基础之上，Philip Kim等发展出一种更为精细的剥离方法¨“。
在HOPG的表面上刻蚀出石墨柱之后，用精密操作手将其转移到AFM的悬臂上固定好，然后以悬臂上安装的石墨柱为针尖，在SiO：／Si衬底上进行接触模式(Contact Mode)下的操作。
假设石墨与衬底之间的摩擦系数约为l，则从石墨晶体的顶部剥离面积约为I斗m2的石墨片层需要的力大约为300 nN2．1.2、新的机械剥离法（微机械剥离法）Manchester 大学Geim领导的研究组2004 年在Science 上发表论文, 报道了他们用机械剥离法(mechanical exfoliation)制备得到了最大宽度可达10μm 的石墨烯片(图2). 其方法主要是用氧等离子束在高取向热解石墨(HOPG)表面刻蚀出宽20 μm-2mm、深5 μm 的槽面, 并将其压制在附有光致抗蚀剂的SiO2/Si 基底上, 焙烧后, 用透明胶带反复剥离出多余的石墨片, 剩余在Si 晶片上的石墨薄片浸泡于丙酮中, 并在大量的水与丙醇中超声清洗, 去除大多数的较厚片层后得到厚度小于10 nm 的片层, 这些薄的片层主要依靠范德华力或毛细作用力(capillary forces)与SiO2 紧密结合, 最后在原子力显微镜下挑选出厚度仅有几个单原子层厚的石墨烯片层. 此方法可以得到宽度达微米尺寸的石墨烯片, 但不易得到独立的单原子层厚的石墨烯片, 产率也很低,因此, 不适合大规模的生产及应用.随后, 这一方法得到了进一步研究并成为制备石墨烯的重要方法之一, Novoselov等用这种方法制备出了单层石墨烯, 并验证了其能够独立存在;随后Meyer 等将机械剥离法制备的含有单层石墨烯的Si 晶片放置于一个经过刻蚀的金属架上, 用酸将Si 晶片腐蚀掉, 成功制备了由金属支架支撑的悬空的单层石墨烯, 他们研究后发现单层石墨烯并不是一个平整的平面, 而是平面上有一定高度(5-10nm)的褶皱; Schleberger 等用该方法在不同基底上制备出石墨烯, 将常用的SiO2 基底更换为其它的绝缘晶体基底(如SrTiO3, TiO2, Al2O3 和CaF2 等), 所制得的石墨烯单层厚度仅为0.34 nm, 远远小于在SiO2 基底上制得的石墨烯, 该方法还有利于进一步研究石墨烯与基底的相互作用.2、氧化石墨-还原法石墨先经化学氧化得到边缘含有羧基、羟基,层间含有环氧及羰基等含氧基团的石墨氧化物(graphite oxide), 此过程可使石墨层间距离从0.34nm 扩大到约0.78 nm, 再通过外力剥离(如超声剥离)得到单原子层厚度的石墨烯氧化物(grapheneoxide), 进一步还原可制备得到石墨烯. 这种方法制备的石墨烯为独立的单层石墨烯片, 产量高, 应用广泛.石墨的氧化方法主要有Hummers、Brodie和Staudenmaier三种方法, 它们都是用无机强质子酸(如浓硫酸、发烟HNO3 或它们的混合物)处理原始石墨, 将强酸小分子插入石墨层间, 再用强氧化剂(如KMnO4、KClO4 等)对其进行氧化. Hummers 氧化法的优点是安全性较高; 与Hummers 法及Brodie法相比, Staudemaier法由于使用浓硫酸和发烟硝酸混合酸处理石墨, 对石墨层结构的破坏较为严重. 氧化剂的浓度和氧化时间对制备的石墨烯片的大小及厚度有很大影响, 因此, 氧化剂浓度及氧化时间需经过仔细筛选, 才能得到大小合适的单层氧化石墨烯片.制备的石墨氧化物均需经过剥离、还原等步骤才能得到单层的石墨烯. 剥离的方法一般用超声剥离法, 即将石墨氧化物悬浮液在一定功率下超声一定的时间. 超声波在氧化石墨悬浮液中疏密相间地辐射, 使液体流动而产生数量众多的微小气泡, 这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长, 而在正压区迅速闭合, 在这种被称之为“空化”效应的过程中, 气泡闭合可形成超过1.0×108 Pa 个大气压的瞬间高压, 连续不断产生的高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击石墨氧化物, 使石墨氧化物片迅速剥落生成单层石墨氧化物(即石墨烯氧化物). 另外, 石墨烯氧化物片的大小可以通过超声功率的大小及超声时间的长短进行调节.制备的石墨氧化物也可通过LB(Langmuir-Blodgett)膜技术组装成石墨烯氧化物片, 先将石墨氧化物在水-甲醇的混合溶液中超声约30 min, 离心(8000 r·min-1)除去少量的副产物与较小的石墨氧化物片层后, 重新分散于水-甲醇溶液中, 进一步离心(2500 r·min-1)去除较大的石墨氧化物片, 最后可获得宽度为5-20 μm 的石墨氧化物片. 将上述过程制得的石墨氧化物用玻璃注射器按100 μL·min-1的速度注入填满二次水的水槽里, 由张力计监控表面压力, 压制速率为20 m2·min-1. 随着甲醇的蒸发, 石墨氧化物在水中形成单层. 此法可获得厚度约为1nm, 面积较大的石墨烯氧化物片层.最后, 制__备的单层石墨烯氧化物还需经还原后才能得到石墨烯, 还原的方法有化学还原法、热还原法、电化学还原法等. 化学还原法中常用的还原剂有硼氢化钠、肼等, 化学还原法可有效地将石墨烯氧化物还原成石墨烯, 除去碳层间的各种含氧基团, 但得到的石墨烯易产生缺陷, 因而其导电性能达不到理论值. 除化学还原外, 也可通过电化学方法将石墨氧化物还原成石墨烯, 将涂覆有石墨氧化物片的基底(如石英)置于磷酸盐缓冲溶液中(pH=4.12), 将工作电极(玻碳电极)直接与7 μm 厚的石墨氧化物片膜接触, 控制扫描电位从-0.6 至-1.2 V 进行线性伏安扫描, 即可将石墨氧化物还原成石墨烯, 该方法所得到的石墨烯中C 和O 的原子比为4.23%, 低于化学还原法制得的石墨烯中C 和O 的原子比(约为7.09%).热还原法是在N2 或Ar气气氛中对石墨氧化物进行快速高温热处理, 一般温度约为1000 ℃,升温速率大于2000 ℃·min-1, 使石墨氧化物迅速膨胀而发生剥离, 同时可使部分含氧基团热解生成CO2, 从而得到石墨烯. 该方法制备的石墨烯中的C和O 的比一般约为10, 高于用化学还原法制备的石墨烯中C 和O 的比.除上述方法外, 还可通过在光催化剂TiO2 的存在下紫外光照射还原以及N2 气氛下氙气灯的快速闪光光热还原石墨氧化物得到石墨烯.附：1．1原料天然鳞片石墨(。