石墨烯制备综述
石墨烯综述
1、石墨烯的介绍1.1石墨烯的发现回顾石墨烯的发展史，从理论上对其特性的预言到实验上的成功制备经历了近60年的时间，它的发展史是一部符合科学发展规律的发展史。
早在1947年菲利普·华莱士(Philip Wallace)就开始研究石墨烯的电子结构,麦克鲁(J．W．McClure)在1956年推导出了相应的波函数方程[1]。
但那个时期由于受到早期朗道(L．D．Landau)和佩尔斯(R．E．Peierls)[2]提出的准二维晶体材料由于其自身的热力学不稳定性，在常温常压下会迅速分解的理论的影响，石墨烯的研究只是停留在理论上。
后来实验物理学家们虽经过几次实验上的探索，但很遗憾他们离石墨烯的发现仅一步之遥。
直到2004年安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫[3]以石墨为原料,通过微机械力剥离法得到一系列叫作二维原子晶体的新材料——“石墨烯(graphene ) ”。
石墨烯的发现打破了禁锢人们几十年的理论——热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下自由存在，震撼了整个物理界。
他们因此也获得2008年诺贝尔物理学奖的提名。
1.2 石墨烯的结构石墨烯是指紧密排列成二维蜂巢状晶体点阵的单层碳原子，又名“单层石墨片”。
一般认为1-10层是二维石墨烯。
在单层石墨烯中，每个碳原子通过sp2杂化与邻近的三个碳原子形成十分牢固的σ键，构成稳定的六边形。
每个碳原子贡献剩余一个p z轨道电子形成垂直于晶面方向的大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯优异的导电性能[4]。
石墨烯还是构筑其他维度碳材料的基本单元。
它可以团聚成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管，堆叠成三维的石墨[5]。
1.3 石墨烯的性能1.3.1 石墨烯的物理性能石墨烯具有优异的力学性能。
它是已知材料中强度和硬度最高的晶体材料。
其断裂强度（强度极限）为42N/m2,抗拉强度和弹性模量分别为130Gpa和1.0TPa[6]如果将普通钢换算成和石墨烯一样的厚度，其二维强度极限为0.084~0.40 N/m2。
综述石墨烯的制备与应用
半导体物理课程作业石墨烯的制备与应用（材料）目录一、石墨烯概述 (2)二、石磨烯的制备 (3)1、机械剥离法 (3)2、外延生长法 (5)3、化学气相沉积法 (6)4、氧化石墨-还原法 (6)5、电弧法 (9)6、电化学还原法 (9)7、有机合成法 (10)三、石墨烯的应用 (11)1、石墨烯在电子器件领域的应用 (11)1.1 石墨烯场效应晶体管 (11)1.2 石墨烯基计算机芯片 (12)1.3 石墨烯信息存储器件 (13)2、石墨烯在能源领域的应用 (14)2.1 石墨烯超级电容器 (14)2.2 锂离子电池 (15)2.3 太阳能电池 (16)2.4 储氢/甲烷器件 (17)3、石墨烯在材料领域的应用 (18)3.1 特氟龙材料替代物 (18)3.2 石墨烯聚合物复合材料 (18)3.3 光电功能材料 (19)4、石墨烯在生物医药领域的应用 (20)4.1 基于氧化石墨烯的纳米载药体系 (20)4.2 氧化石墨烯对DNA/基因/蛋白的选择性检测 (21)4.3用于生物成像技术 (23)4.4 石墨烯在肿瘤治疗方面的应用 (23)四、总结及展望 (24)参考文献 (25)一、石墨烯概述碳广泛存在于自然界中，是构成生命有机体的基本元素之一。
碳基材料是材料界中一类非常具有魅力的物质，从无定形的碳黑到晶体结构的天然层状石墨；从零维纳米结构富勒烯到一维碳纳米管无不给人们带来炫丽多彩的科学新思路。
而二维碳基材料石墨烯的发现，不仅极大地丰富了碳材料的家族，而且其所具有的特殊纳米结构和性能，使得石墨烯无论是在理论还是实验研究方面都已展示出了重大的科学意义和应用价值，从而为碳基材料的研究提供新的目标和方向。
碳的晶体结构—石墨和金刚石(三维)是自然界中最早为人们熟知的两种碳同素异构体，因化学成键方式不同而具有截然相反的特性。
1985年，一种被称为“巴基(零维)被首次发现，三位发现者于11年后, 即1996年获诺贝尔球”的足球形分子C60化学奖。
石墨烯材料的制备与物理性质分析
石墨烯材料的制备与物理性质分析石墨烯是一种纯碳物质，在平面上呈现出一层厚度仅为一个原子的六角形结构。
它作为新型二维材料，具有许多优异的物理和化学性质，吸引了广泛的研究兴趣。
本文将主要探讨石墨烯材料的制备方法以及其物理性质分析。
一、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法等多种。
其中，机械剥离法是最早被开发出来的一种方法。
机械剥离法是使用普通钢笔在石墨磨片上来回拉动，将石墨片表面上的一层原子层逐个去除，直到只剩下一个原子层。
这种方法制备出来的石墨烯，具有高质量和优异物理性质。
但是，这种方法需要特殊的实验室条件和精密的实验操作技能，不易普及。
化学气相沉积法是利用化学气相行为，在载体表面沉积石墨烯。
通俗地说，就是在石墨烯生长前，在金属基底上使之生成一个稳定的氢气环境，接着在气相中流入气体的碳元素。
这种方法可以用较少的实验室设备和较少的时间制备石墨烯。
但是，化学气相沉积法的产率较低，而且可能会影响材料的结构和物理性质。
化学还原法是将石墨氧化，制备出含氧石墨烯，在加入还原剂的情况下将其还原成石墨烯。
这种方法技术相对容易，可以实现大规模的制备。
但是，和其他制备方法产生的石墨烯相比，质量和物理性质会有一些变化。
二、石墨烯的物理性质石墨烯具有一些独特的物理性质，例如高导电性、高热导性、高强度和低重量等。
这些性质是由于它的特殊结构和电子能带结构所决定的。
高导电性是指石墨烯中电子的运动很容易受到电子能带的影响，因此它在电子传播方面具有很好的导电性。
高热导性也是因为石墨烯中能够进行很好的电子传导。
高强度牵涉到几个因素，包括石墨烯单个原子厚度和碳原子之间ϰ-π相互作用。
这使其具有比钢铁和钻石高得多的强度。
石墨烯的低重量是由于它只是一个原子厚度的材料。
其他的物理性质包括其独特的光学性质。
由于石墨烯是纯碳材料，在红外光谱中呈现出非常强烈的吸收。
这给它在红外成像方面的应用提供了一些可能性。
石墨烯的制备及性质分析研究
石墨烯的制备及性质分析研究石墨烯是一种新型的材料，由于具有强大的机械性能、导电性能和导热性能等特点，因此受到广泛的关注和研究。
本文旨在探讨石墨烯的制备及其性质分析。
一、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法、化学析出法、电化学剥离法等多种方法。
其中，机械剥离法是最早被发现的方法，也是最简单的制备方法。
它是利用粘贴带或胶带将石墨层片剥离得到石墨烯。
但这种方法需要模拟仿照地多次进行，以获得高品质的石墨烯。
化学气相沉积法是制备高品质石墨烯的主要方法之一。
它是利用金属催化剂在较高温度和较低压力条件下，将石墨烯生长在晶体表面上。
该方法可以控制石墨烯的晶面朝向和缺陷密度，并且大量生产石墨烯。
化学还原法是一种将氧化石墨生成石墨烯的方法。
他会使石墨表面的氧化物被还原，形成石墨烯。
此外还有许多制备石墨烯的方法，但各自存在一些限制，因此需要根据具体需求选择相应的方法。
二、石墨烯的性质分析1. 机械性能石墨烯具有极高的强度和弹性模量。
由于其结构的特殊性，石墨烯具有非常优异的韧性，可以经受高强度的拉断和扭曲变形。
2. 导电性能石墨烯是一种半导体，其导电性能极佳。
由于石墨烯的结构中存在的π电子能够快速移动，因此其电导率非常高。
3. 导热性能石墨烯具有非常好的导热性。
由于石墨烯单层的大部分原子在同一平面上排列并连接非常紧密，因此能够有效地传递热量。
4. 光学性能石墨烯在可见光和紫外线范围内均能吸收，因此具有很强的光学吸收和透射性。
同时，石墨烯的折射率非常低，可以用于特殊光学器件的制备。
5. 化学性质石墨烯的化学性质非常活泼，在氧气和水蒸气状态下容易被氧化。
同时，石墨烯具有高度的化学惰性，具有较好的稳定性。
三、石墨烯的应用前景石墨烯具有非常广泛的应用前景。
在电子器件领域，石墨烯可以用于制备超薄、高速的晶体管和光电探测器。
在能源领域，石墨烯可以用于制备高效的太阳能电池和锂离子电池等。
在生物医药领域，石墨烯可以用于制备抗菌剂、生物传感器和药物载体等。
论石墨烯的制备方法
论石墨烯的制备方法石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体材料，具有独特的电学、热学和力学性质，因此在电子学、光学、催化等领域具有广泛的应用前景。
石墨烯的制备一直是科学界和工业界关注的热点问题，目前已经发展出多种制备方法，包括机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法、化学气相沉淀法等。
本文将对这些制备方法进行综述，分析其原理、优缺点以及发展趋势。
一、机械剥离法机械剥离法是最早被发现的石墨烯制备方法之一，其原理是通过机械力将石墨材料剥离成单层石墨烯。
最早由安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫于2004年利用胶带将石墨片剥离成单层石墨烯，这一方法简单易行，但产率低，且容易产生杂质和缺陷。
后来，科学家们通过改进机械剥离方法，如采用不同的剥离材料、改变剥离角度等，提高了制备效率和质量。
尽管如此，机械剥离法的制备成本较高，无法满足大规模生产的需求，因此并不适合工业生产。
二、氧化还原法三、化学气相沉积法化学气相沉积法是一种通过在金属衬底上沉积碳源气体，然后利用热分解或化学反应制备石墨烯的方法。
这一方法具有制备成本低、产率高、质量好的优点，因此受到了广泛关注。
最早由安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫等人于2009年提出，他们利用化学气相沉积法在镍表面沉积碳源气体，然后在高温条件下制备了高质量的石墨烯。
后来，科学家们通过改进反应条件、衬底材料、碳源气体等方法，进一步提高了石墨烯的制备效率和质量。
目前，化学气相沉积法已经成为制备石墨烯的主流方法之一，被广泛应用于科学研究和工业生产中。
石墨烯的制备方法多种多样，各有优缺点。
机械剥离法简单易行，但产率较低，不适合工业生产；氧化还原法制备石墨烯质量较高，但不环保；化学气相沉积法和化学气相沉淀法制备成本低、产率高、质量好，逐渐成为主流方法。
随着科学技术的不断进步，相信石墨烯的制备方法将会得到进一步改进和提高，为其在电子学、光学、催化等领域的应用提供更好的支持。
石墨烯的制备与特性分析
石墨烯的制备与特性分析近年来，随着科技的迅速发展，石墨烯这一新材料逐渐引起人们的关注。
石墨烯是由碳原子构成的单层网格状结构，具有优异的物理和化学性能，因此被认为是未来材料领域的重要候选物质。
本文将从石墨烯的制备和特性两个方面进行分析。
一、石墨烯的制备1.机械剥离法机械剥离法是石墨烯制备的最早方法之一，其核心在于利用机械力将高度层叠的石墨层逐层剥离，得到单层石墨烯。
早期的石墨烯制备工作大多基于机械剥离法，这种方法操作简单，容易操作，但需要对剥离过程进行长时间的控制和调整，因此制备效率较低。
2.化学气相沉积法化学气相沉积法以甲烷为碳源，用气相反应的方式制备石墨烯。
这种方法操作简单，效率高，可以制备出大量优质的石墨烯，但需要高温高压的条件，设备成本相对较高，同时还需要对反应条件和反应时间进行调整和控制。
3.电子束蒸发法电子束蒸发法是通过电子束照射使石墨层断裂形成单层石墨烯的方法。
这种方法制备石墨烯的效率较高，同时可控性良好，可以制备各种形状和尺寸的石墨烯，但需要高能量的电子束，较难控制。
二、石墨烯的特性分析1.优异的机械性能单层石墨烯具有非常强的机械强度和韧性，理论上比钢铁还要坚固。
石墨烯的强度来源于其独特的晶格结构，碳原子之间的键强度极高，同时由于石墨烯单层的厚度非常薄，故其比重也非常小，具备了出色的“轻量化”性能。
2.优异的电子性能石墨烯具有优异的电子导电性和热导性能，其导电性能甚至能够媲美金属，热导率也可以达到范德瓦尔斯晶体的热导率。
这得益于石墨烯单层的纳米尺度，使得其中的载流子能够在晶格结构上快速移动，同时丝毫不会因为杂质等原因而发生损耗。
3.优异的光学性能由于石墨烯单层本身的特殊结构，使得它具有非常好的光学穿透性，可以吸收可见光及远紫外线的辐射，同时具有很好的反射性，可以反射很多种不可见辐射，比如红外线和微波。
总之，石墨烯既具有非常优异的物理特性，同时制备方法也越来越完善，这也让我们对于石墨烯在材料科学和电子器件等领域应用的前景充满了期待。
石墨烯的制备及其应用综述
石墨烯的制备及其应用摘要石墨烯是2004年才被发现的一种新型二维平面纳米材料, 其特殊的单原子层结构决定了它具有丰富而新奇的物理性质. 过去几年中, 石墨烯已经成为了备受瞩目的国际前沿和热点. 在石墨烯的研究和应用中, 为了充分发挥其优良性质, 并改善其成型加工性(如分散性和溶解性等), 必须对石墨烯进行功能化, 研究人员也在这方面开展了积极而有效的工作. 但是, 关于石墨烯的功能化方面的研究还处在探索阶段, 对各种功能化的方法和效果还缺乏系统的认识. 如何根据实际需求对石墨烯进行预期和可控的功能化是我们所面临的机遇和挑战. 本文重点阐述了石墨烯的制备及其的最新进展, 并对功能化石墨烯的应用作了介绍，最后对相关领域的发展趋势作了展望。
关键词：石墨烯；石墨烯氧化物；量子霍耳效应；量子电导率；功率密度；电极材料；目录目录摘要 (I)目录 ........................................................................................................................................ I I1 绪论 (1)2 石墨烯的结构和性质 (3)2.1 石墨烯的结构 (3)2.2 石墨烯的性质 (4)3 石墨烯的合成方法 (5)3.1 微机械分离法 (5)3.2 取向附生法 (5)3.3 加热SiC的方法 (5)3.4 化学分散法 (5)4 石墨烯的应用前景 (6)4.1 石墨烯在纳电子器件方面的应用 (6)4.2 未来的计算机芯片材料：石墨烯取代硅 (6)4.3 高电子迁移率可用于制造最快的碳晶体管 (6)5 结语 (7)参考文献 (7)1 绪论1 绪论1.1引言石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。
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[1]。
石墨烯的制备综述
前（左）和生长后（右）的NaCl晶体c) NaCl晶体的溶解过程d.e)NaCl上生长
的石墨烯SEM图f) NaCl上生长的石墨烯拉曼光谱图
25
small 2015, 11, No. 47, 6302–6308
化合物基底
以NaCl为基底生长石墨烯
Determination of graphene layer number: a) high-resolution TEM images of graphene sheets with
20
Adv. Mater. 2016, 28, 6247–6252
金属基底
以镍为基底生长石墨烯
结
晶粒尺寸较小, 层数不均一且难以控制, 晶界处存在较厚的石墨烯, Ni
与石墨烯的热膨胀率相差较大, 因此降温造成石墨烯的表面含有大量
论
褶皱
在Ni膜上的SEM照片
不同层数的TEM照片
转移到二氧化硅/硅
上的光学照片 21
图1(d)为撕揭胶带使得有些石墨片脱 离胶带留在衬底上)
这种方法后来简化为直接用胶带从HOPG 上揭下一层石墨，然后在胶带之间反复粘贴使
石墨片层越来越薄，再将胶带贴在衬底上，单 层石墨烯即转移到衬底上。康斯坦丁·诺沃肖洛 夫等也是通过这种机械分离法制备石墨烯，但
他们是用热解石墨通过摩擦的方式在体相石墨
石墨烯的制备
汇报人：XX
2016.12.23
目录
1 石墨烯概述 2 制备方法概述 3 化学气相沉积法 4 总结与展望
1
石墨烯概述
这是一种各项性能极其优异的新材料
1 石墨烯概述
1 单层二维晶体
2
同素异形体构成单元
3 物理性能优异
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石墨烯制备方法综述石墨烯的制备方法可以分为物理和化学制备方法。
物理的方法主要是采取机械剥离的方法，化学方法主要是分为化学沉积和化学合成两大方向。
物理制备方法包括微机械剥离法，碳纳米管切割法，取向复生法等；化学制备方法包括化学气相沉积法，氧化还原法，液相剥离法，有机合成法，SiC外延生长法等。
物理方法制备石墨烯共同的缺点就是生产出的石墨烯厚度不一，可操作性差，并且无法生长出大尺寸的石墨烯，但微机械剥离法为人类发现石墨烯做出了重要的贡献。
化学制备方法中化学气相沉积法和氧化还原法分别是先进制备石墨烯薄膜和石墨烯粉体最重要的方法，也是最有希望实现大规模制备石墨烯的方法。
化学气相沉积法制备的石墨烯能生成大尺寸石墨烯薄膜，但制备技术仍然缺乏稳定性，在转移过程中也会造成石墨烯缺陷，制备得到的石墨烯薄膜面积仍然相对有限。
氧化还原法制备过程中采用强酸，容易造成设备损坏和环境污染，制备得到的石墨烯粉末品质不高。
整体上，化学制备方法是最有希望实现大规模制备石墨烯的方法，但存在稳定性问题，技术还需要继续改进。
表4.1是各种制备方法的优缺点。
表1.1各种石墨烯制备方法的优缺点列表4.1.1石墨烯的CVD法制备工艺CVD法制备研究概况：用化学气相沉积（CVD）方法在金属催化剂基底上可以得到大面积连续的石墨烯薄膜，所用的多晶基底相比于单晶基底更为廉价易得，同时生长出的石墨烯薄膜的转移也相对简单，目前来看是大规模制备石墨烯的最有希望的方法之一。
通过CVD生长方法已经获得大面积（最大面积可达30英寸）、高质量、层数可控、带隙可调的石墨烯薄膜材料。
这种生长方法因其便捷易操作且可控性高、能与下一步石墨烯的转移与应用紧密结合的优点，已经成为石墨烯生长领域的主流方法。
石墨烯在金属催化剂表面的CVD生长是一个复杂的多相催化反应体系。
该过程主要包括如下几步：（1）烃类碳源在金属催化剂基底上的吸附与分解；（2）表面碳原子向催化剂体相内的溶解以及在体相中的扩散。
某些情况下，溶解碳与金属生成碳化物；（3）降温过程中碳原子从催化剂体相向表面的析出；（4）碳原子在催化剂表面的成核及二维重构，生成石墨烯。
石墨烯的转移技术：基于金属催化剂为基底的CVD石墨烯具有良好的前景，但要使其在各应用领域有所突破，石墨烯的转移技术是不可或缺的工艺手段。
金属基底CVD石墨烯常采用基地刻蚀法来实现转移，其主要步骤包括：首先在金属基底CVD石墨烯表面涂覆一层转移媒介，如聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）以及热熔胶带等；然后将涂有转移媒介的金属基底石墨烯浸入刻蚀液中，将金属基底腐蚀，得到涂有转移媒介的石墨烯，最后将转移媒介除去，即可得到所需的石墨烯材料。
其中PMMA可用有机溶液如丙酮或高温热解法除去，应用相对较广泛；而PDMS可直接揭下，热熔胶带则需根据不同类型采用不同方法去除。
采用该方法得到的石墨烯容易破裂，可能是由于平整度的不同导致石墨烯与基底不能够完全接触所致。
Li等对石墨烯转移技术进行了改进，使得石墨烯与基底接触更加完全，粘附力相对增强。
CVD法制备研究进展：基底的选择：目前CVD法制备石墨烯基底主要选择的是铜（Cu）、镍（Ni）、铂（Pt）、铱（Tr）、钌（Ru）等金属，此外还有极少使用BN为基底，金属催化基底是决定石墨烯生长的关键因素。
铜、镍基底上的化学气相沉积法生长石墨烯的机理不同，研究表明其他金属基底上石墨烯的生长基本上也可归类到铜、镍两种基底的生长机理上。
对于镍等具有较高溶碳量的金属基底，属于沉积—偏析机制，即碳源裂解产生的碳原子在高温时渗入金属基底内，在降温时再从其内部析出成核，进而生长成石墨烯，但由于高温下碳原子在镍金属中的溶解度比较好，所以很难通过在降温阶段控制碳原子的析出量来实现单层高质量石墨烯的生长；而对于铜等具有较低溶碳量的金属基底，属于表面生长机制，即高温下气态碳源裂解生成的碳原子吸附在金属表面，在高温下碳原子在铜中的溶解度相对较低，在铜金属表面主要是通过碳原子吸附自限制的方式生长石墨烯，所以在铜表面有望生长出层数可控、大面积高质量的连续石墨烯。
在其他生长条件类似的情况下，Cu衬底上制备的石墨烯薄膜在均匀性和层数可控上要优于在Ni衬底上制备的石墨烯薄膜。
碳源的选择：在金属催化基底作用下，常选用气态烃类碳源特别是甲烷（CH4）作为前驱体，用来生长单层石墨烯。
K.S.Kim等用过化学气相沉积法，利用甲烷作为碳源在图案化的镍基底上制备了面积超过1cm2的高质量单层、多层石墨烯薄膜，然后转移到聚二甲基硅氧烷基底上，最后进行刻蚀，获得了大面积连续的石墨烯薄膜。
Wassei等报道了不同烃类气体做碳源对石墨烯生长的影响。
他们在低压条件下，以铜箔为基底分别用甲烷、乙烷、乙烯、丙烷等气态烃类为碳源制备出了石墨烯，并对生长出的石墨烯进行表征。
分析认为，在他们设定的生长条件下，甲烷只能生长单层石墨烯；长链烷烃可以生长单层、双层、多层石墨烯，且长链烷烃对压强更为敏感，压强越大时，石墨烯缺陷越多。
CVD制备石墨烯研究概况：2011年成会明等人在Pt的基底上成功长出了毫米级的单晶石墨烯，迁移率可达13000，高于普通CVD法生产的石墨烯数倍。
普通CVD法生长的石墨烯都在二维平面上，可以生长很好的石墨烯片层，虽然化学剥离法可以制备三维石墨烯，但是化学剥离法制备的石墨烯都是小片，因此组装起来的石墨烯不是连续的三维结构，我国科学家用CVD模板制备了三维石墨烯结构。
它的导电性大约是化学法制备的100万倍左右。
北京大学刘忠范院士在CVD方面做了很多系统性的工作，例如利用二元金属合金生产出了严格意义上的单层石墨烯，也就是说整片薄膜都是单层的石墨烯，此外，他还用CVD法生长出了马赛克石墨烯，虽然是一个石墨烯片，但是里面是两种镶嵌结构组成的，这样的石墨烯可以较容易的调控它的物理化学性质。
中科院化学所的刘云圻教授利用液态铜基体来生长石墨烯，生长出完美的石墨烯。
中科院物理所高文君、张光宇等人在立方氮化硼上外延生长单晶石墨烯，石墨烯系要做器件首先需要转移到介电基底上，而氮化硼就是一种介电基底，因此，这样制作的器件性能非常好。
今年7月份，Nicole Grobert教授在硅表面沉积上金属铂，然后加热形成一层硅化铂的薄层，形成的薄层会将铂表面的纳米微坑铺平，而再进行气相沉积时就可以在数分钟内制得尺寸为2-3毫米的石墨烯晶体。
与传统的CVD法相比，该法不仅可实现快速制备，而且可制备尺寸更大的石墨烯晶体。
4.1.2石墨烯的氧化还原法制备氧化石墨的制备：氧化还原法制备石墨烯第一步是制备氧化石墨。
氧化石墨早在19世纪50年代就已经制备成功了。
从成功制备初期到20世纪中叶，氧化石墨的主要制备方法有三种：Bondie法、Saudenmaie法和Hummers法，而近来被广泛应用的是改进完善后的Hummers法。
Bordie法采用浓硝酸体系，用高氯酸钾为氧化剂，反应温度需先维持在0℃然后再加温至60-80℃，不断搅拌反应20-24小时。
但是如此制备的氧化石墨需要延长氧化反应的时间，即本方法可以通过控制氧化时间来调节氧化程度。
实验证明连续三次氧化处理得到的氧化石墨氧化程度就很高，但是这样反应的时间就相对较长。
并且反应过程中会产生很多有毒气体，对实验人员有很大伤害，还有爆炸的危险。
Saudenmaier法是在低温下制备氧化石墨，反应温度为0℃；以浓硫酸为体系，高氯酸盐和发烟硝酸为氧化剂来处理天然石墨制备氧化石墨。
这种方法反应温度比较低，不易产生爆炸危险，但是想要得到氧化程度较高的石墨需要延长反应时间，通过控制反应时间来控制最终氧化程度。
他的缺点是氧化程度较低，需要多次氧化处理才能得到较高的氧化程度，这样反应需要的时间就很长，并且反应中产生较多的有毒物质，对人体危害大。
Hummers法制备氧化石墨主要分为三个阶段来完成：低温、中温和高温，采用浓硫酸、硝酸盐为体系，高锰酸钾为氧化剂。
相较于前两种方法，这种方法逐渐被研究者们广泛使用是因为其用高锰酸钾取代高氯酸盐做氧化剂，减少了有毒气体的排放，降低了实验的危险性，提高了实验人员的安全性。
采用Hummers法制备氧化石墨，过程简单，氧化时间较短，安全性高；产物氧化程度较高，结构比较规整且易于在水中超声剥离。
缺点是反应过程中需要控制的工艺因素较多。
傅玲等将Hummers法制备氧化石墨过程中的石墨和高锰酸钾用量都明确指出，对反应中影响氧化石墨结构和性能的主要因素—浓硫酸体积、低温反应时间和高温反应中的加水方式加以说明，还指出了硝酸钠的用量对产物氧化程度影响较小。
石墨烯是组成碳材料家族其他成员的基本单位，其中石墨就是有石墨烯堆叠而成的，而氧化石墨则可视为有氧化石墨烯堆叠而成的。
若想制备氧化石墨烯则需对氧化石墨施加一定的外力，使氧化石墨烯片层间挣脱范德华力的束缚，从而获得氧化石墨烯。
目前采用的方法主要有热解膨胀法和超声分散法。
热解膨胀就是对氧化石墨进行加热处理。
在热处理过程中，把干燥的氧化石墨粉末装入石英管中，然后进行快速升温，氧化石墨片层表面的环氧基和羟基分解生成CO2和水蒸气小分子，这样气体生成速率就有可能大于其释放速率，这样层间压力就会超过石墨烯片间的范德华力，从而氧化石墨膨胀剥离。
被热解膨胀处理后的氧化石墨体积会变为原来的数十甚至数百倍，即所谓的膨胀石墨（EG）。
但是在这个过程中氧化石墨不能完全剥离，制备的氧化石墨烯比表面积为100m2/g，相对于完全剥离石墨烯的值（2600m2/g），其比表面积是很小的，并且热处理会造成氧化石墨烯片层折叠为蠕虫状，所以膨胀石墨又被称为石墨蠕虫。
由于氧化石墨的亲水性和较大的层间距都有利于其在水中通过超声的方法进行剥离。
超声分散的原理是利用超声波在氧化石墨悬浮液中以不同的疏密程度对其进行辐射，促使溶液不断流动从而产生大量的微气泡，这些微小气泡在超声波沿着纵向辐射形成的负压区里形成并不断生长，然而在正压区就会迅速闭合，这种效应被称为“空化”现象，在这个过程中，气泡闭合就可以形成数千计的瞬间高压，并且这种连续产生的瞬间高压就会不断地冲击氧化石墨烯，使氧化石墨烯片迅速剥落。
超声分散制备的氧化石墨烯的剥离程度相对热膨胀法制备的氧化石墨烯是比较高的，但是超声分散是物理作用，没有发生化学变化，制备的氧化坏石墨烯还是含有较多的表面官能团，所以与氧化石墨一样不具备导电性，然而在制备复合材料时却有利于其与聚合物基体复合或自组装。
而通过热膨胀则会导致石墨烯片一部分含氧官能团，具有一定的导电性，可以作为导电纳米填料直接使用而无需在进行还原处理，但由于CO2的释放将造成较大的质量损失。
氧化石墨烯的还原：氧化石墨烯还原法是应用最多的一种制备石墨烯的方法。
在氧化石墨制备过程中，由于石墨结构中引入了大量含氧官能团，其原始石墨结构的共轭结构被破坏，从而失去了导电性，也就限制了其在导电纳米管复合材料制备等方面的应用。