新型碳材料
新型碳材料的发展前景
新型碳材料的发展前景
随着科技的不断进步，新型碳材料正逐渐成为材料科学领域的热门研究对象。
碳材料具有质轻、高强度、耐高温、导电导热等优良性能，被广泛应用于航空航天、电子器件、能源领域等各个方面。
在碳材料家族中，石墨烯、碳纳米管、碳纳米带等新型碳材料备受关注，它们不仅延续了传统碳材料的优势，还具有新的特性和潜在应用价值。
石墨烯作为一种单层碳原子构成的二维晶体，在电子迁移性、热传导性等方面
表现出色，被誉为碳材料中的“黑金”。
石墨烯的发现开启了碳材料领域的新篇章，
其具有极高的比表面积和机械强度，可以应用于超级电容器、传感器等领域。
此外，石墨烯在生物医药领域也有广阔的应用前景，如药物传输、生物传感等方面。
碳纳米管是一种由碳原子卷成的管状结构，具有优异的导电性和机械性能。
碳
纳米管的直径、壁厚、结构等可以调控，从而实现不同性能的设计和应用。
碳纳米管被广泛研究用于超轻复合材料、柔性电子器件、储能材料等领域，具有巨大的市场潜力和应用前景。
碳纳米带是介于石墨烯和碳纳米管之间的一种碳纳米结构，在电子输运、热性
能等方面展现出独特的特性。
由于其带隙可调的特点，碳纳米带在纳米电子器件、光电器件等领域有着广泛的应用前景。
同时，碳纳米带在传感器、催化剂等领域也有着重要作用，为碳材料的拓展应用提供了新的思路。
随着碳材料研究的不断深入和发展，各种新型碳材料的涌现和应用将推动材料
科学领域的创新和发展。
未来，随着碳材料制备技术的不断进步，碳材料的性能将进一步优化，应用范围也将不断扩大。
新型碳材料的发展前景可谓是一片光明，必将为人类社会的可持续发展和进步作出重要贡献。
新型炭材料
新型炭材料新型炭材料是一种由碳元素构成的材料，具有独特的物理和化学性质。
它在工业和科学研究领域具有广泛的应用前景。
下面将详细介绍新型炭材料的特点及其应用。
首先，新型炭材料具有高强度和硬度。
由于其结构紧密，碳原子之间的键结构稳定，因此具有较高的抗拉强度和弹性模量。
此外，新型炭材料的硬度达到了钻石的水平，因此具有优异的耐磨性能。
这使得新型炭材料可以应用在制造高强度和耐磨的部件和工具中。
其次，新型炭材料具有优异的导热和导电性能。
碳元素具有良好的热导性和电导性，因此新型炭材料可以应用在高效热导、高效排热和高效导电的领域。
比如，在电子器件中，新型炭材料可以用于制造散热片和导电薄膜。
此外，新型炭材料还可用于制造热导模块和锂离子电池的负极材料，提高电池的功率密度和循环寿命。
第三，新型炭材料具有较大的比表面积。
由于其多孔的结构，新型炭材料可以具有非常大的比表面积，从而提供了大量的化学反应活性位点。
这使得新型炭材料在催化剂和电化学材料中应用广泛。
例如，在环境治理领域，新型炭材料可以作为吸附剂，用于去除水中的污染物和有害物质。
此外，在能源领域，新型炭材料还可以用于制备超级电容器和燃料电池的电极材料，提高能量存储和转化效率。
最后，新型炭材料具有化学惰性。
碳元素具有稳定的化学性质，不易与其他元素发生化学反应。
因此，新型炭材料在高温、腐蚀和化学腐蚀环境下具有较好的稳定性。
这使得新型炭材料可以应用在高温结构材料、腐蚀材料和化学储氢材料中。
综上所述，新型炭材料具有高强度、硬度和导热性能，具有较大的比表面积，同时具有化学惰性。
它在工业和科学研究领域具有广泛的应用前景，并且为解决环境污染和能源短缺等重大问题提供了新的思路和方法。
因此，新型炭材料的研究和开发具有重要的价值。
新型碳材料的研究及其应用
新型碳材料的研究及其应用碳是一种非常重要的元素，它在自然界中广泛存在，包括煤炭、石墨、钻石以及各种有机物。
在人类社会中，碳材料也有着非常广泛的应用，包括石墨电极、硅炭砖、活性炭、炭纤维等。
近年来，随着新型碳材料的不断研究与发展，碳材料也得到了更广泛的应用。
一、新型碳材料的研究进展随着科学技术的不断进步，新型碳材料的研究也越来越受到人们的关注。
其中，最为广泛研究的是碳纳米管、石墨烯、炭黑、碳纳米球等。
这些新型碳材料都具有不同的物化性质和特殊结构，能够应用于不同的领域。
1. 碳纳米管碳纳米管是由碳原子构成的一种管状结构，具有极高的强度和导电性能，同时具有很高的比表面积。
独特的特性使其被广泛地应用于电子器件、能源储存和生物学等领域。
由于碳纳米管的生产成本较高，因此其应用仍然受到一定的限制。
2. 石墨烯石墨烯是一种单层厚度为1原子层的碳纳米片，可以看做是从石墨精细剥离后得到的。
由于石墨烯的独特结构和电学性质，在领域中具有广泛的应用前景，包括电子器件、传感器、生物学等。
3. 炭黑炭黑是一种多孔的碳材料，在化妆品、橡胶、油漆等领域中有着重要的应用。
由于其特殊的结构和性质，炭黑具有很高的吸附能力和分散性，可以在许多领域中起到很好的应用效果。
4. 碳纳米球碳纳米球是一种球形的纳米碳材料，具有极高的比表面积和较高的力学性能。
由于其制备成本相对较低，因此在能源储存、催化剂、吸附剂等领域中被广泛地应用。
二、新型碳材料的应用前景新型碳材料具有很高的应用前景，主要表现在以下几个方面：1. 能源领域新型碳材料在能源领域中的应用具有很大的潜力。
碳纳米管和石墨烯可以用于制造高效的电极，并用于电池和超级电容器中。
碳纳米管还可以用于太阳能电池和光电器件中。
碳纳米球可以用于制造高效的锂离子电池电极材料。
2. 生物学领域新型碳材料也在生物学领域中崭露头角。
碳纳米管可以用于制造计量荧光显微镜和扫描隧道显微镜等生物学分析仪器。
碳纳米球可以用于制备生物官能团，具有在生物学中高效活性表达，高灵敏度的诊断和治疗中的应用潜力。
新型碳材料的研究进展
新型碳材料的研究进展随着人们对环境保护的重视和对新能源材料需求的不断增长，碳材料在科学研究和工业应用中扮演着极为重要的角色。
新型碳材料是碳材料领域中备受关注的研究方向，新型碳材料的研究进展在近年来得到了大力推动和加速。
本文将概述新型碳材料的分类及其研究进展，同时简要介绍新型碳材料的应用前景。
一、新型碳材料的分类新型碳材料的分类可以从不同角度进行。
从碳材料的形态出发，新型碳材料可以分为两类：一类是二维新型碳材料，包括石墨烯、碳烯、碳纳米管等；另一类是三维新型碳材料，包括碳纳米晶体、碳纳米棒等。
从碳材料的材料来源和制备方法来看，新型碳材料又可以分为多种类型，例如气相化学沉积法、电化学法、碳化法、热解法、聚合物降解法等。
不同的制备方法可以制备出各种形态和形貌的新型碳材料，进而决定其物理化学性质和应用性能。
二、新型碳材料的研究进展1、石墨烯石墨烯是近年来新型碳材料中最受瞩目的材料之一。
其单层结构拥有优异的物理化学性能，因此被广泛应用于多个领域。
近年来，人们已经发现了许多新的石墨烯衍生物，例如氧化石墨烯、硝化石墨烯和磷酸化石墨烯等，这些衍生物拥有不同的性质和特点，进一步丰富了石墨烯的应用范围。
2、碳烯碳烯是近年来新发现的一种二维新型碳材料，其具有非常高的电导率和热导率。
同时，其加工容易、可大量制备的特点也使其成为了各个领域研究的热点。
不仅如此，碳烯还被证明对催化剂的催化活性有明显的提升作用，因此其在催化剂领域具有广阔应用前景。
3、碳纳米管碳纳米管是一种中空的纳米管状结构材料，其壁厚只有一个原子厚度，具有非常高的强度和导电性。
碳纳米管广泛应用于电子学、光电子学、生物医学、材料科学等领域。
此外，碳纳米管还可以作为催化剂载体，提高催化剂的稳定性和催化性能等。
4、碳纳米晶碳纳米晶是一种新型的三维碳材料，具有大量的孔隙结构和特殊的表面化学性质。
因此，其在吸附、分离等方面具有广泛的应用前景，例如催化剂载体、分离膜等。
新型碳材料的制备及应用
新型碳材料的制备及应用第一章碳材料的概述碳是一种化学元素，丰度第四，拥有多种形态，包括石墨、金刚石、纳米碳管等。
碳材料具有很强的化学和物理性质，因此被广泛应用于许多领域，如电子学、材料科学、化学、医学等。
第二章新型碳材料的制备在现代科技领域中，不断研究和发现新的碳材料制备方法。
新型碳材料具有更高的性能和更广泛的应用范围。
以下是几个新型碳材料制备的例子。
1. 石墨烯制备石墨烯是一种单层碳原子构成的二维材料，具有很高的导电性和机械强度。
石墨烯的制备方法包括机械剥离、化学气相沉积和化学还原等。
2. 碳纳米管制备碳纳米管是碳原子构成的管状结构，具有优异的机械、电学和热学性质。
碳纳米管的制备方法包括化学气相沉积、电化学还原和羟基磷灰石模板法等。
3. 炭材料制备炭材料具有高度的孔隙率和机械强度，可用于催化剂载体和能量存储材料。
炭材料的制备方法包括化学气相沉积、碳化剂法和模板法等。
第三章新型碳材料的应用新型碳材料由于其优异的性能，被广泛应用于电子学、材料科学、化学、医学等领域。
1. 电子学石墨烯和碳纳米管等新型碳材料具有优异的电学性能，可用于电子器件的制造。
石墨烯晶体管是一种新型的高性能晶体管，可用于高速集成电路的制造。
同时，碳纳米管晶体管可用于制造场效应管和单电子晶体管等。
2. 材料科学新型碳材料在材料科学方面的应用十分广泛。
炭材料具有优良的吸附性和孔隙度，可用于催化剂载体和能量存储材料。
同时，石墨烯具有高度的机械强度和导电性，可用于制造复合材料和纳米催化器等。
3. 化学新型碳材料在化学方面的应用也十分广泛。
炭材料和石墨烯可用于染料敏化太阳能电池和光催化反应器等。
同时，碳纳米管可用于制造高效催化剂，用于石油加工和制药等方面。
4. 医学新型碳材料在医学方面的应用也有很大的潜力。
石墨烯和碳纳米管等具有生物相容性。
石墨烯和碳纳米管可以作为药物载体和生物传感器，用于制造新型的肿瘤治疗和生物分析检测仪器等。
第四章总结新型碳材料由于其优异的性能，被广泛应用于电子学、材料科学、化学、医学等领域。
新型碳材料在环保领域的应用前景
新型碳材料在环保领域的应用前景近年来，随着全球环境污染问题的日益加重，人们越来越注重环保领域的科技创新。
新型碳材料作为一种全新的环保材料，引起了人们的广泛关注和研究。
本文将从新型碳材料的定义、制备方法以及在环保领域的应用前景三个方面进行探讨。
一、新型碳材料的定义新型碳材料是一种以碳为主要成分的材料，其结构和性质与传统碳材料有很大不同。
在新型碳材料中，碳元素的晶体结构具有不同的排列方式和不同的形态，如石墨烯、碳纳米管、纳米多孔碳等。
这些新型碳材料具有优异的物理、化学和机械性能，逐渐成为科研、工业以及生活中的重要材料。
二、制备新型碳材料的方法制备新型碳材料的方法多种多样，但总的来说主要可以分为两类：化学法和物理法。
其中，化学法主要是通过化学反应或者溶液合成的方法制备新型碳材料，包括碳纳米管的溶液法合成、石墨烯的化学气相沉积法等；而物理法则是通过物理手段，如机械打磨、光化合成等方式来制备新型碳材料。
无论采用什么方法制备新型碳材料，其成本和工艺难度往往都比传统碳材料要高，这也限制了其在工业化应用中的推广速度。
三、新型碳材料在环保领域的应用前景由于新型碳材料具有优异的性能，所以在环保领域得到了广泛的应用。
以下是几个环保领域应用的具体描述：1. 空气污染治理方面：新型碳材料能够通过其优异的吸附能力，将空气中的有害物质吸附到材料表面上，并转化为无害的化合物。
例如，采用活性炭、纳米多孔碳等材料制备的空气净化器可以有效地清除空气中的PM2.5、VOCs等有害气体，达到净化空气的目的。
2. 水污染治理方面：新型碳材料能够通过其优异的吸附和催化降解能力，去除水中的有害污染物。
例如，采用碳纳米管、纳米多孔碳等材料制备的水处理设备可以高效地去除水中的重金属、有机物等有害物质，从而净化水质。
3. 废弃物处理方面：新型碳材料还可以通过其优异的吸附和转化能力，转换废弃物为可再利用的化合物。
例如，采用纳米多孔碳等材料制备的废弃物处理器可以将废弃物中的重金属、废油等有害物质转化为质量优良的化合物，从而实现废弃物的再利用。
新型碳材料的研究
新型碳材料的研究碳素是地球上最普遍的元素之一，也是人类历史上最早被发现和使用的材料之一。
长期以来，人们一直在努力研究如何利用碳素制造出更加高效、高质的材料。
近年来，随着科学技术的不断进步和创新，新型碳材料开始成为研究的热点，被广泛应用于电子、能源、生物医学等领域。
一、新型碳材料的概述新型碳材料是指具有新结构、新形态或新性质的碳材料。
相比传统的碳材料，如石墨、金刚石、碳纤维等，新型碳材料具有高比容、高比表面积、低密度和高强度等特点。
新型碳材料的主要类型包括：碳纳米管、石墨烯、碳球、碳纤维和纳米多孔碳材料等。
二、新型碳材料的应用领域1. 电子领域新型碳材料在电子领域有着广泛的应用前景。
碳纳米管是一种直径十分微小、但长度又非常长的碳分子，具有极高的导电性和导热性，能够用于制造微电子元件、场发射器和涂层材料等。
石墨烯则是由单层碳原子组成的二维碳材料。
石墨烯具有极高的导电性、导热性和机械强度，可用于制造柔性电子器件、透明导电膜、超级电容器等。
2. 能源领域新型碳材料在能源领域也具有重要的应用价值。
碳纳米管和石墨烯等材料能够作为电池和超级电容器材料，具有高能量密度、快速充放电、长寿命和低成本等优点。
同时，纳米多孔碳材料还能够作为储放氢、制氢等反应催化剂。
3. 生物医学领域新型碳材料在生物医学领域的应用主要体现在生物传感器、生物成像和药物传递等方面。
碳纳米管和石墨烯等材料能够通过表面修饰，使其能够与生物分子相互作用，并参与生物体内的某些过程。
纳米多孔碳材料还能够用于制造人工肝、人工肾等重要器官。
三、新型碳材料研究的现状与挑战尽管新型碳材料在各个领域均有广泛应用前景，但是其研究还面临着多个挑战。
例如，制备新型碳材料的成本较高，且制备工艺较为复杂，并且目前对新型碳材料的性能和安全性等问题还存在一定的研究空间。
因此，如何进一步提高新型碳材料的性能、缩短生产周期以及降低成本等是当前研究的重要问题。
另外，由于新型碳材料的应用范围较为广泛，因此在研究和应用过程中需要注意材料对环境和人体的潜在风险与影响，要加强生态环境和健康风险的评估和管控。
新型碳材料及其应用领域
新型碳材料及其应用领域碳是一种重要的元素，不仅在地球上广泛分布，而且在我们日常生活中有着重要作用。
近年来，随着材料科学和技术的不断发展，新型碳材料逐渐引起人们的关注。
本文将介绍新型碳材料以及其应用领域。
1. 什么是新型碳材料？新型碳材料是指由碳元素组成的材料，具有新的结构和性质。
新型碳材料主要包括石墨烯、碳纳米管、碳纤维和碳纤维增强复合材料等。
这些材料具有很高的强度和硬度，优异的导电性、导热性和光学性能，广泛应用于电子、航空航天、医疗和环境保护等领域。
2. 石墨烯的应用领域石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体结构，厚度只有一个原子层，有着优异的机械、电学、光学和热学性质。
石墨烯的应用领域广泛，例如电子器件、光电器件、传感器、能源储存和生物医学等领域。
在电子器件方面，石墨烯能够实现高速电子传输，可以用于制作高性能晶体管、互连线和电容器等元件。
在光电器件方面，石墨烯的光学特性十分独特，可以制作出高效率光电探测器、太阳能电池和光学调制器等元件。
此外，石墨烯还可以用于制作传感器，例如气体传感器、湿度传感器和生物传感器等。
3. 碳纳米管的应用领域碳纳米管是由碳原子组成的管状结构，具有轻量化、高强度、高导电性和高导热性等优异性能。
碳纳米管被广泛应用于电子、机械、能源和生物医学等领域。
在电子领域，碳纳米管可以用于制作高性能场效应晶体管、逻辑门、存储器和单电子转移器等元件。
此外，碳纳米管还可以用于制作热电元件，利用其高导电性和高导热性，实现高效率的热电转换。
在机械领域，碳纳米管可以用于制作高强度的复合材料和纳米机械零件。
在能源和生物医学领域，碳纳米管还具有广泛的应用前景。
4. 碳纤维的应用领域碳纤维是一种由碳原子组成的纤维状材料，具有轻量化、高强度和高模量等性能。
碳纤维被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材和医疗器械等领域。
在航空航天领域，碳纤维被广泛应用于飞机、卫星、导弹和火箭等领域，用于制作结构件和外壳等。
在汽车领域，碳纤维可以用于制作轮圈、车身部件和刹车盘等，可以大幅降低车辆重量，提高燃油经济性。
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新型碳材料一．碳材料基础碳作为生命组织的基本组成之一存在于所有有机材料和所有碳基高分子中。
纯的碳很早以前就是重要的无机材料之一。
碳有4种同素异形体：石墨、金刚石、富勒烯、卡宾碳，它们各有各自不同的特点及应用，总的来说它们几乎涵盖所有科学家及工程师所需要的特点。
例如：石墨是最软的材料之一（显微硬度1GPa），通常用来作为固体润滑剂；金刚石是最硬的材料（显微硬度100GPa），通常作为切割工具；碳纳米管拥有与铜或硅相媲美的导电性。
传统碳材料(Classic Carbons) •木炭，竹炭(Charcoals)•活性炭(Activated carbons) •炭黑(Carbon blacks)•焦炭(Coke)•天然石墨（Natural graphite）•石墨电极，炭刷•炭棒，铅笔新型碳材料(New Carbons) •金刚石(Diamond)•炭纤维(carbon fibers)•石墨层间化合物(Graphite Intercalation compounds)•柔性石墨(Flexible graphite) •核石墨（Nuclear graphite）•储能用炭材料•玻璃炭（Glass-like carbons）其中新型碳材料包含纳米碳材料：富勒烯、碳纳米管、纳米金刚石、石墨烯。
二．新型碳材料1.金刚石2.碳纤维导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X 射线透过性好。
但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。
因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。
碳纤维广泛用于民用，军用，建筑，化工，工业，航天等领域。
3.石墨层间化合物石墨层间化合物（GIC）是通式为XCy的化合物，它是由金属原子插入在石墨层间形成的。
这种化合物导电性通常比石墨要强。
若插入原子与石墨形成共价键，则导电性降低，这是由于共轭sp系统破坏造成的。
石墨层间化合物通常具有超导性能。
在石墨层间化合物中，每层不必都被其他原子占据。
所谓“第一阶段化合物”中，石墨层与插入原子层相互交错；在“第二阶段化合物”中，两层石墨层间不必都要有其他原子。
实际的组成可能多变或更复杂。
第一阶段化合物中，二元石墨-金属层间化合物对于如钾、铷、铯的金属通常为XC8 ，对于金属如锂、锶、钡、铕、镱或钙，则通式常为XC6。
4.柔性石墨又称膨胀石墨，可膨胀石墨是一种利用物理或化学的方法使非碳质反应物插入石墨层间，与炭素的六角网络平面结合的同时又保持了石墨层状结构的晶体化合物。
它不仅保持石墨优异的理化性质，而且由于插入物质与石墨层的相互作用而呈现出原有石墨及插层物质不具备的新性能。
插有层间化合物的石墨在遇到高温时，层间化合物将分解，产生一种沿石墨层间C轴方向的推力，这个推力远大于石墨粒子的层间结合力，在这个推力的作用下石墨层间被推开，从而使石墨粒子沿C轴方向高倍地膨胀，形成蠕虫状的膨胀石墨。
膨胀石墨是一种性能优良的吸附剂，尤其是它具有疏松多孔结构，对有机化合物具有强大的吸附能力，1 g膨胀石墨可吸附80 g石油，于是膨胀石墨就被设计成各种工业油脂和工业油料的吸附剂。
5.核石墨核石墨（nuclear graphite），用于核工业方面的石墨材料。
有原子反应堆用中子减速剂、反射剂、生产同位素用的热柱石墨、高温气冷堆用的球状石墨和块状石墨等等。
石墨用于热中子反应堆，也有希望用于聚变堆，在热中子反应堆中可作为燃料区的中子慢化剂、燃料区周围的反射层材料，以及堆芯内部的结构材料。
石墨烯（Graphene）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。
3.1 石墨烯的概况由于其具有特殊的纳米结构以及优异的性能，基于石墨烯的材料已在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、传感器、储能等诸多领域显示出了巨大的应用潜能。
石墨烯是由碳原子以矿杂化连接的单原子层构成的，其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，其理论厚度仅为0.35nm，是目前所发现的最薄的二维材料。
石墨烯是构成其它石墨材料的基本单元，可以翘曲变成零维的富勒烯，卷曲形成一维的CNTs或者堆垛成三维的石墨。
石墨烯是一种没有能隙的半导体，具有比硅高100倍的载流子迁移率(2×105cm2/v)，在室温下具有微米级自由程和大的相干长度，因此石墨烯是纳米电路的理想材料。
石墨烯具有良好的导热性[3000W/(m·K)]、高强度(110GPa)和超大的比表面积(2630m2/g)。
这些优异的性能使得石墨烯在纳米电子器件、气体传感器、能量存储及复合材料等领域有光明的应用前景。
3.2 石墨烯的制备经研究发现，合成石墨烯的方法已有很多，例如微机械剥离、化学气相沉积、氧化-还原，以及最新溶剂剥离和溶剂热法，其中氧化-还原法以其简单和多元化的工艺，成为制备石墨烯及功能化石墨烯的最佳方法。
3.2.1 微机械剥离法2004年，Geim等首次用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨(highly oriented pyrolytic graphite)上剥离并观测到单层石墨烯。
石墨剥离法主要以石墨、插层石墨和膨胀石墨为起始原料，利用外柬引入分子或溶剂分子等插入到石墨的层间，借助外力如超声、搅拌等条件制备石墨烯的悬浮液。
利用这类方法能够制备出质量较高、晶体结构较为完整的石墨烯。
微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。
3.2.2 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O.78nm，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(graphene oxide)，加人还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，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，这三种方法都是用强质子酸处理原始石墨，将强酸小分子插入石墨层间，再用强氧化剂对其进行氧化。
（1）Hummers法。
Hummers法是将天然鳞片石墨和无水硝酸钠加入到置于冰浴内的浓硫酸中，强力搅拌下加入氧化剂KMnO4，并用H2O2(体积分数为3％)还原和反应过程生成的MnO2，最后经过滤、洗涤、干燥得到氧化石墨。
未反应的KMnO4（2）Brodie法。
Brodie法是先用发烟HNO3处理天然微粉石墨，在处理过程中硝酸根离子侵入石墨片层间，然后用KClO4作氧化剂进一步氧化石墨，随后将反应混合物投入大量水中，最后过滤、洗涤、干燥得到氧化石墨。
（3）Staudenmaier法。
Staudenmaier法是先用浓硫酸和发烟硝酸混合酸对石墨粉进行处理，然后以KClO4作氧化剂氧化石墨而得到氧化石墨。
氧化-还原法被提出后，以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的最简便的方法，得到广大石墨烯研究者的青睐。
氧化一还原法唯一的缺点是制备的石墨烯存在一定的缺陷，例如，五元环、七元环等拓扑缺陷或存在一OH基团的结构缺陷，这些将导致石墨烯部分电学性能的损失，使石墨烯的应用受到限制，但是这种制备方法简便且成本较低，不仅可以制备出大量石墨烯悬浮液，而且有利于制备石墨烯的衍生物，拓展了石墨烯的应用领域。
3.2.3 化学气相沉积法化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)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加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。
用CVD法可以制备出高质量大面积的石墨烯，但是理想的基片材料单晶镍的价格太昂贵，这可能是影响石墨烯工业化生产的重要因素。
CVD法可以满足规模化制备高质量石墨烯的要求，但成本较高，工艺复杂。
3.2.4 溶剂剥离法溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中，形成低浓度的分散液，利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力，此时溶剂可以插入石墨层间，进行层层剥离，制备出石墨烯。
溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯，整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷，为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。
3.3 石墨烯与超级电容器石墨烯拥有高的比表面积和高的电导率，不像多孑L碳材料电极要依赖孔的分布，这使它成为最有潜力的电极材料。
以石墨烯为电极材料制备的超级电容器具有较大的功率密度和能量密度，应有较长的循环寿命，石墨烯在超级电容器方面的潜在应用受到更多的研究者关注。
3.4 石墨烯的应用展望自从2004年被报道以来，石墨烯烯从一个新生儿快速成长为科学界的新星，自身优异的性能渐渐被发掘和开发，但是应用方面仍然有许多挑战：第一，如何大规模的制取高质量的石墨烯关系到它的工业使用价值；第二，拓展石墨烯的应用领域，对于现在来说，石墨烯的应用不止在于晶体管、太阳能电池和传感器，还有非常大的应用空间；第三，开发石墨烯与其他材料的复合材料，探索其发展应用在未来尤其重要。
目前有机化学家和材料化学家二者结合，致力于找到更好的合成路线，制备高质量的石墨烯。
石墨烯作为很多领域非常有潜力的替代材料，还存在很多问题，有待进一步深入研究。