石墨烯的研究发展
石墨烯的研究和发展趋势
石墨烯的研究和发展趋势石墨烯被誉为“二十一世纪最重要的材料之一”，其具有高强度、高导电性、高热导性、良好的透明性、柔韧性及耐腐蚀性等多种优良性能，吸引着科学家和工程师的极大关注。
本文将从石墨烯的基本结构和性质、石墨烯的研究历程、产业化进展以及未来的发展趋势等方面阐述石墨烯的研究和发展趋势。
一、石墨烯的基本结构和性质石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体结构，具有独特的二维结构。
以图1为例，石墨烯由一个或多个六元环组成，碳原子通过共价键相连，形成六角形的晶格结构。
其中，每个碳原子有三个共价键和一个未饱和的π键，形成一个sp2杂化轨道。
从宏观上看，石墨烯的厚度仅为0.33纳米，但其面积却可以达到平方米级别。
石墨烯因其独特的结构，具有多种优异的物理、化学和电学性质，是一种具有极高应用价值的新型材料。
石墨烯的性质之一是高导电性。
由于其电荷载流子是电子，且具有极高的电子迁移速率，所以石墨烯的电导率要高于铜。
石墨烯的热传导率也非常高，比铜高达10倍以上。
此外，石墨烯具有良好的透明度和柔韧性，对紫外线和红外线也有很好的吸收和反射能力，因此被广泛应用于透明电子器件和导电柔性器件。
二、石墨烯的研究历程石墨烯的发现可以追溯到1947年，当时瑞士化学家Hanns-Peter Boehm发现石墨烯在电子显微镜下具有“聚集”现象。
但直到2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆（Andre Geim）和孔德·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）两位研究员通过一种新颖的机械剥离法成功分离出石墨烯，同时发现了石墨烯的导电性和稳定性。
他们的发现为石墨烯的研究开启了新的篇章。
自此以后，石墨烯的研究发展取得了突飞猛进的进展。
石墨烯团队开创了预测、制备和研究石墨烯的学科领域，石墨烯的研究成果也获得了多种国际奖项的荣誉。
石墨烯成为自第二次世界大战以来引起全球科学家共同关注的新型材料。
三、石墨烯的产业化进展我们刚刚谈到石墨烯在研究上的重要性，而在工业化方面，石墨烯也有广泛的应用前景。
石墨烯发展历程
石墨烯发展历程石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构，具有极高的导电性、导热性和机械强度，被誉为“未来材料之王”。
石墨烯的发现和研究历程可以追溯到20世纪60年代，但直到2004年才被成功分离出来，随后引起了全球科学界的广泛关注和研究。
石墨烯的发现石墨烯的发现可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们通过电子显微镜观察到了一种由碳原子构成的薄膜结构，但由于当时技术条件的限制，无法对其进行深入的研究和应用。
直到2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地将石墨烯从石墨中分离出来，并发现了其独特的物理和化学性质，这一发现被誉为“二十一世纪最重要的科学发现之一”。
石墨烯的研究自石墨烯被发现以来，全球科学界对其进行了广泛的研究和探索。
研究表明，石墨烯具有极高的导电性、导热性和机械强度，可以应用于电子器件、传感器、储能材料等领域。
此外，石墨烯还具有良好的光学性质和化学稳定性，可以应用于光电器件、催化剂等领域。
石墨烯的应用随着石墨烯的研究不断深入，其应用领域也在不断扩展。
目前，石墨烯已经应用于电子器件、传感器、储能材料、光电器件、催化剂等领域。
其中，石墨烯在电子器件领域的应用最为广泛，可以用于制造高性能的晶体管、集成电路等器件。
此外，石墨烯还可以用于制造柔性电子器件，具有广阔的应用前景。
石墨烯的未来石墨烯作为一种具有广泛应用前景的新型材料，其未来发展前景十分广阔。
随着石墨烯的研究不断深入，其应用领域也将不断扩展。
未来，石墨烯有望应用于更多的领域，如生物医学、环境保护等领域。
此外，石墨烯的制备技术也将不断改进和完善，使其在工业化生产中得到更广泛的应用。
总结石墨烯的发现和研究历程可以追溯到20世纪60年代，但直到2004年才被成功分离出来。
自此以后，全球科学界对石墨烯进行了广泛的研究和探索，发现了其独特的物理和化学性质，并将其应用于电子器件、传感器、储能材料、光电器件、催化剂等领域。
石墨烯的发展历程
石墨烯的发展历程
石墨烯是一种由碳构成的单层平面结构材料，具有杰出的物理和化学特性，成为材料科学领域的焦点研究对象。
其发展历程可以追溯到20世纪30年代，但在那个时候由于科技条件的限制，对石墨烯的认识还十分有限。
直到2004年，石墨烯的真正探索才开始。
当时，两位英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在实验室中通过用胶带撕离石墨结晶体，成功地制备了单层厚度的石墨烯。
他们发现，这种新型材料具有出色的导电性和强韧性，引起了学术界的广泛关注。
2005年，中国科学院的一组科学家也成功制备了石墨烯，他们使用了一种新的方法，将石墨氧化后通过化学还原的方式制备出石墨烯材料。
这种方法相对简单且可大规模生产，为石墨烯的研究和应用提供了更多可能性。
在接下来的几年里，石墨烯的研究迅速发展。
科学家们对其特性进行了深入研究，发现石墨烯具有极高的电子迁移率、热导率和机械强度。
这使得石墨烯有望应用于电子器件、传感器、能源存储等领域。
随着石墨烯的潜力逐渐被认识到，研究热潮越来越高涨。
2007年，两位英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因为他们在石墨烯研究方面的突破性工作而获得诺贝尔物理学奖，这进一步推动了石墨烯研究的发展。
如今，石墨烯的应用领域已经相当广泛。
除了科学研究领域外，石墨烯还已应用于可穿戴设备、柔性电子器件、环境监测等领域。
科学家们仍在不断研究、探索石墨烯的新特性和新应用，相信它将在未来的科技领域中发挥重要作用。
石墨烯制备方法的研究进展
石墨烯制备方法的研究进展一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子构成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，就因其独特的物理、化学和电子特性引起了全球范围内的广泛关注。
由于其出色的导电性、超高的热导率、优异的力学性能和潜在的大规模应用前景，石墨烯在众多领域如能源、电子、生物医学等都有着广泛的应用潜力。
然而，石墨烯的制备技术仍然是制约其大规模应用的关键因素之一。
因此，研究和开发高效、稳定、可规模化的石墨烯制备方法成为了当前科学研究的重要课题。
本文旨在全面综述石墨烯制备方法的研究进展，通过对各种制备方法的原理、特点、优缺点以及最新研究成果的详细分析和讨论，为石墨烯的大规模制备和应用提供理论支持和技术指导。
文章将首先介绍石墨烯的基本结构和性质，然后重点介绍目前主要的石墨烯制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、碳化硅外延法等，并对各种方法的最新研究进展进行评述。
文章还将探讨石墨烯制备技术的发展趋势和未来研究方向，以期为石墨烯的进一步研究和应用提供有益的参考。
二、石墨烯制备方法概述石墨烯的制备方法众多，每一种方法都有其独特的优点和适用场景。
目前，主要的制备方法可以大致分为物理法和化学法两大类。
物理法主要包括机械剥离法、SiC外延生长法和取向附生法等。
机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法，其原理是通过使用胶带对石墨进行层层剥离，得到单层或多层的石墨烯。
这种方法制备的石墨烯质量较高，但产率极低，难以实现大规模生产。
SiC外延生长法是在高温和超真空环境下，通过加热SiC单晶使其表面分解出碳原子，进而在单晶表面生长出石墨烯。
这种方法制备的石墨烯面积大，质量好，但设备成本高昂，且制备过程复杂。
取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在1150℃下渗入钌，然后冷却，使碳原子以单层形式从钌表面析出，形成悬浮的单层石墨烯。
这种方法制备的石墨烯层数可控，但同样面临制备成本较高的问题。
石墨烯与生物医学应用的研究进展
石墨烯与生物医学应用的研究进展石墨烯是近年来备受关注的一种新型材料，它由一层厚度非常薄的碳原子构成，因为其惊人的物理和化学性质，它被认为是一种革命性的材料。
石墨烯具有高强度、高导电性、高热导性、超薄和透明等特性，已被广泛研究和应用于许多领域，包括生物医学领域。
本文将阐述石墨烯在生物医学应用领域的研究进展和应用前景。
一、石墨烯在生物医学中的应用石墨烯在生物医学中的应用主要有两个方面：诊断和治疗。
1. 诊断应用石墨烯可以作为一种高灵敏度的检测器，可以用于诊断和监测疾病。
例如，在血液中检测癌症标志物等生物分子，这对于早期癌症的筛查和监测是非常重要的。
另外，石墨烯还可以用于制备纳米传感器，这是一种使用纳米级别的材料来检测和传递信号的设备。
石墨烯纳米传感器可以用于检测细菌、病毒和其他生物分子的存在，从而起到诊断作用。
2. 治疗应用石墨烯也可以用于生物医学领域的治疗。
目前，石墨烯在癌症、心脑血管疾病和神经退行性疾病等方面的治疗应用正受到越来越多的关注。
例如，在癌症治疗方面，石墨烯可以作为一种载体来输送化疗药物或放射性同位素到肿瘤部位，从而实现精准治疗。
此外，石墨烯还可以被用来研究癌症的生物学机制，为癌症治疗提供更多的思路。
在心脑血管疾病的治疗方面，石墨烯也有着广泛的应用前景。
石墨烯可以用来制备可移植的血管支架和人工心脏瓣膜等器械。
在神经退行性疾病的治疗方面，石墨烯也有着显著的效果。
石墨烯可以促进神经细胞的再生和修复，同时减轻疼痛和炎症反应，对于治疗阿尔茨海默症、帕金森氏病等疾病有很大的帮助。
二、石墨烯的特性在生物医学领域中的应用石墨烯在生物医学领域的应用得到了广泛的认可，这主要是由于其独特的物理和化学特性。
1. 高度可调和可控石墨烯可以通过化学修饰或结构设计来调节其形状和功能。
这种可控性使得石墨烯在生物医学领域中的应用得到了很大的发展。
例如，石墨烯衍生物可以通过化学修饰，在不影响其结构完整性的前提下，改变其亲水性和亲油性，从而广泛用于生物医学方面的应用。
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。
石墨烯的研究历史
石墨烯的研究历史石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，具有出色的物理和化学性质，因此引起了广泛的关注和研究。
本文将介绍石墨烯的研究历史。
石墨烯的发现石墨烯最早是由安德烈·赫姆(A.K. Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(K.S. Novoselov)在2004年发现的。
他们使用的方法是利用普通的黏着带，将一些石墨片剥离成非常薄的层，最终得到了一片厚度仅为一个原子的石墨烯。
这项发现因为其高度的新颖性和创新性而获得了2010年的诺贝尔物理学奖。
石墨烯的早期研究石墨烯的发现以后，引起了极大的科学兴趣。
科学家们开始探究这种新型材料的特殊性质和实际应用。
最初，人们主要研究了其电子性质和力学性质。
在2005年，科学家就发现了石墨烯的电导率比银还高，并且在极低的温度下（约为4.2K），其电子运动方式也非常特殊。
此外，人们还发现，尽管石墨烯只有单层，但其刚度比钢还高，同时又具有弹性，展现出了无与伦比的物理特性。
石墨烯的应用研究在石墨烯的研究过程中，科学家们还开始考虑其实际应用。
石墨烯的高导电性能和更广泛的带隙，使其成为新一代电子器件（例如晶体管）的一个有很大潜力的替代品。
石墨烯的力学性质也使其成为用于航空和航天应用的强度材料。
此外，石墨烯的化学稳定性和高比表面积使其成为高效的电池、传感器和催化剂的备选材料。
石墨烯的世界研究热潮自石墨烯发现以来，世界各地的研究人员都投入了大量精力，对石墨烯进行了广泛的研究。
可以说，石墨烯研究的确是一个世界性的热潮。
科学家们不仅在探求石墨烯的性质和应用方面取得了许多重要的成果，还提出了许多新的想法和建议，为后来的石墨烯研究带来了深远的影响。
石墨烯的未来前景石墨烯的研究历史虽然还很短，但是石墨烯已经成为了一个重要的而又有很大前景的研究领域。
未来，科学家们将继续在石墨烯的性质和应用方面进行深入的研究，希望能够更好地利用石墨烯的出色特性，为我们的物质生活和科学研究带来更多的可能性。
石墨烯技术的应用及前景展望
石墨烯技术的应用及前景展望一、石墨烯简介石墨烯是一种单层厚度为纳米级的碳材料，具有极高的导电性、热导率、机械强度和超轻质量等优异性能。
其结构由一层层的强共价键连接而成的六角形碳原子组成，具有较强的化学稳定性和生物相容性。
自2004年石墨烯首次被制备出来以来，其受到了广泛的研究和关注，由此产生了许多的石墨烯应用技术。
二、石墨烯技术的应用领域1. 电子行业石墨烯作为半导体材料，能够极大地提高电子器件的性能和加工效率。
石墨烯晶体管、石墨烯场效应晶体管、石墨烯超快速电路等将成为未来电子技术的核心组成部分。
2. 光电行业石墨烯具有优异的光电性能，能够制备出高效率的光伏电池、高性能的光电传感器、高亮度、高稳定性的LED灯等，在光电行业具有广阔的应用前景。
3. 材料行业石墨烯具有很高的强度、硬度和韧性，可以被制备成各种复合材料，被广泛应用于建筑、汽车工业等领域。
4. 生物医学石墨烯具有极好的生物相容性和生物稳定性，可以用于生物医学材料的制备和医疗器械的研发。
石墨烯的超薄结构和强烈的光电响应性质可以用于制造生物传感器和绿色荧光剂，并在生物光子学中提供全新的解决方案。
三、石墨烯技术的前景石墨烯技术的广泛应用，将深刻地影响人类现代科技的发展方向。
由于石墨烯具有非常高效的导电性和热导率，可以用于新型节能材料、新型锂电池、高效率的热电材料等。
除此之外，石墨烯还可以被制备成高效的催化剂和光催化剂，能够用于环保、化学工业等众多领域。
石墨烯技术将帮助解决许多现代科技所面临的挑战，具有巨大的市场潜力和发展前景。
与此同时，围绕着石墨烯技术的研究也在不断地推进。
人们正在努力探索其应用范围，开发新的石墨烯制备方法和技术。
石墨烯的可控性、可扩展性以及生产成本的降低也成为了研究重点，这将更有利于石墨烯技术的推广和工业化应用。
总之，石墨烯技术将会在未来的科技发展道路中发挥越来越重要的作用。
石墨烯具有不同于其他材料的独特优异性能，其应用领域将逐渐拓展，未来还将会有更多的惊人应用被发掘出来。
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石墨烯的表征
目前表征石墨烯的有效手段主要有：原子力显微镜、透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、光学显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等。
光电
透明导电玻璃在太阳能电池、传感器设备和静电电荷散热涂料等方面应用广泛。金属氧化物如铟锡氧化物(IT0)和氟锡氧化物(Fr0)在聚合物离子扩散中存在着有限的易感性，在红外(取)光波区面临着透明度下降等问题[26]，石墨烯由于具有较大比表面积，且具有最低化学结构缺陷的石墨烯纳米薄片在紧凑的单分子膜中存在极好的缺陷结构，可以替代金属氧化物[25]，是一种很有前途的透明导体新材料。通过在大面积衬底上液液界面间自组装可以合成高疏水性的单层石墨烯薄片超薄板，在最小限度界面能的驱动下，这些平面状石墨薄片形成了一个紧密堆积、单层结构的液液界面，其电导率高达1000S／cm，同时在550nm的光波下具有大于70％的光传输效率。这些界面自组装薄片为新材料在光电方面的应用提供了一个极好的发展空间。
对石墨烯表面的官能化更进一步扩展了石墨烯的性能和应用。利用官能化的石墨烯作为催化剂可能实现无金属催化过程,这为解决多相催化中减少并替代贵金属催化剂这一难题提供了一条有效途径.
总体来看,从2004年被发现至今,无论在理论还是实验研究方面,石墨烯都展示出重大的科学意义和应用价值.
参考文献
[1]Geim A K，Novoselov K S．The Rise of Graphene［J］．Nat Mater，2007，6(3) :183-191．
石墨烯的研究发展
前言
石墨烯[1]是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，他可看作是构建其他维数碳质材料（如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨)的基本单元,具有特殊的优异的力学、电学和光学性质,这些优异的性能和独特的纳米结构，使石墨烯成为近年来广泛关注的焦点。基于石墨烯的纳米复合材料在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出许多优良性能，具有广阔的应用前景[2~4]。本文将从材料化学的角度对石墨烯的发展、制备合成、表面修饰、基于石墨烯的纳米复合材料及其性能等方面进行简要的综述[5~6]。
1984年，谢米诺夫(G．W．Semenoff)得出与波函数方程类似的狄拉克(Dirac)方程[14]。
1987年，穆拉斯(S．Mouras)才首次使用“graphene”这个名称来指代单层石墨片(石墨烯)[15]。在进行理论计算时，石墨烯一直是石墨以及后来出现的碳纳米管的基本结构单元。但传统理论认为，石墨烯也只能是一个理论上的结构，不会实际存在。
但此方法获得的单层的石墨烯，其尺寸不易控制，无法可靠地制备出足够长度的石墨烯，显然不能满足工业化需求。
2、化学还原法
氧化石墨还原法制备石墨烯是将石墨片化学氧化为氧化石墨水溶胶再通过化学还原获得石墨烯。
先将鳞片石墨氧化，分散于水中，然后再用水合联氨进行还原，在还原过程中使用聚合物对氧化石墨层表面进行包裹，避免了团聚，从而制备出了聚苯乙烯磺酸钠包裹的改性氧化石墨单片。在此基础上，Stankovich等[19]首次制备出了改性单层石墨烯／聚苯乙烯复合材料，其具备低的渗滤值(约0．1％体积分数)和优良的导电性质(0．1S／m)。
图2是石墨烯的模型图，它是由单层碳原子构成的二维六边形密排点阵结构，致密得连最小的氦气分子都无法穿过它[18]
制备方法
1、微机械分离法
于2004年用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。具体工艺如下：首先利用氧离子等在1mmJ享的高定向热解石墨表面进行离子刻蚀，当在表面刻蚀出宽20µm～2mm、深5µm的微槽后将其用光刻胶粘到玻璃衬底上，再用透明胶带进行反复撕揭，然后将多余的HOPG去除并将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声一段时间，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”。
单层石墨烯由于其厚度只有0.335nm，在扫描电子显微镜中很难被观测到，只有在原子力显微镜中才能清晰地观测到。原子力显微镜是表征石墨烯材料的最直接有效的手段。石墨烯和衬底对光线产生一定的干涉，有一定的对比度，因而在光学显微镜下可以分辨出单层石墨烯。意大利科研人员的一项研究显示，石墨烯之所以在光学显微镜下可见，因为其空气-石墨层-SiO2层间的界面影响。拉曼光谱的形状、宽度和位置与石墨烯层数相关，拉曼光谱提供了一个高效率、无破坏的测量石墨烯层数的表征手段。
美国德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)的罗德尼·鲁夫(Rodney Rouff，当时在华盛顿大学)曾尝试着将石墨在硅片上摩擦[16]，并深信采用这个简单的方法可获得单层石墨烯，但很可惜他当时并没有对产物的厚度做进一步的测量。美国哥仑比亚大学(Columbia University)的菲利普·金(Philip Kim)也利用石墨制作了一个“纳米铅笔”，在一个表面上划写，并得到了石墨薄片，层数最低可达10层[17]。但是，他们离石墨烯的发现仅一步之遥。
直到2004年,英国曼彻斯特大学的物理学教授Andre Geim(安德烈·海姆)用一种简单易行的胶带分离法制备出了石墨烯，这一新型材料的问世引起了全世界的研究热潮. 2010年, AndreGeim教授和他的学生KostyaNovoselov(康斯坦丁·诺沃肖洛夫)凭借着在石墨烯方面的创新研究而获得了诺贝尔物理学奖.
图4、CAD法制备大面积石墨烯示意图[21]
4、外延生长法[22]
外延生长法是在单晶衬底(基片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层的方法。有不少研究人员在SiC等电绝缘衬底上制备合成石墨烯。美国宾州州立大学光电研究中心的David Snyder、Randy Cavalero通过硅升华方法，在高温炉中热处理SiC晶片，得到1~2个原子层厚度的石墨烯。所采用的SiC直径达100mm，是商业化应用最大的尺寸。
在合成纳米材料方面的应用
目前合成纳米粒子的方法多种多样，可以合成纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米环等各种形貌和结构的材料，但在材料合成过程中很难控制材料的排布，制备出来的纳米材料杂乱无章，有时会影响材料性能的发挥。石墨烯氧化物(Go)是一个在顶都和底部有着丰富的羟基和环氧基官能团的超薄两维结构，同时周围还包围着羧基。石墨烯氧化物薄片通过氢键和离子偶极相互作用，可以破附到纳米线表面，改变其表面属性。
1947年，菲利普·华莱士(Philip Wallace)就开始研究石墨烯的电子结构[10]。
1956年，麦克鲁(J．W．McClure)推导出了相应的波函数方程[11]。
1960年，林纳斯·鲍林(Linus Paul．ing，诺贝尔化学奖、和平奖双料得主)曾质疑过石墨烯的导电性[12]。
1966年，大卫·莫明(DavidMermin)和赫伯特·瓦格纳(Herbert Wagner)提出Mermin．Wagner理论[13]，指出表面起伏会破坏二维晶体的长程有序。因此，虽然理论物理学家对石墨烯并不陌生，但并未对它寄予太多的期望。
图1石墨烯独特的原子结构和电子结构(a)石墨烯翘曲成0D富勒烯,卷成1D碳纳米管或者堆垛成3D的石墨,是构成其他石墨材料的基本单元[7]; (b)非支撑单层石墨烯的能带结构[8]
发展简史
在1934年，朗道(L．D．Landau)和佩尔斯(R．E．Peierls)[9]指出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。
催化剂
金属纳米粒子分散在石墨烯中，可以提供新的催化、磁和光电特性。实验表明，将含有Pt的金属盐与石墨烯粉末混合，在一定试验条件下出现了Pt集群。这种小Pt集群的出现表明，在GNS和Pt之间存在较强的相互作用，而这种作用可能会诱导Pt集群在电子结构等方面的改变。Okamo—to等[27]以密度泛函计算为基础，在GNS中引入C空位，提高了GNS和Pt集群之间的相互作用，同时证明了金属集群在含有C空位石墨烯中的稳定性比无缺陷石墨烯的更好。这种GNS有望成为一种可作为提高燃料电池中铂的催化性能的催化剂的新型碳材料。
该方法高效、环保、成本较低，且能大规模工业化生产。然而石墨烯的电子结构与晶体的完整性均受到强氧化剂严重的破坏，使其电子性质受到影响，一定程度上限制了其在精密的微电子领域的应用。
图3、石墨的剥离方法
3、气相沉积法
化学气相沉积方法是制备薄膜材料的一种极好的方法，也用于制备石墨烯。Srivastava等[20]采用微波增强化学气相沉积法在Ni包裹的Si衬底上生长出厚约20nm的“petal”(花瓣)状石墨片。Heer等删将SiC置于高真空(1．33×10_10Pa)、1300℃条件下，使SiC薄膜中的Si原子蒸发出来，生成连续的二维石墨烯薄膜，这种膜的厚度为1～2个碳原子层。Claire Berger等利用该方法制备出单层和多层胡石墨烯薄片。该方法能得到单一的石墨烯结构，这在电子应用方面是极好的结果。
石墨烯还可以用在化学领域。将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，发展出石墨烯及其相关材料，来实现更多的功能和应用。
总结
综上所述，自从石墨烯被首次制备出来后，石墨烯的研究已经取得了重要的进展，在化学电源、光电子器件和多相催化等领域都得到了广泛的关注．但石墨烯的研究和应用的关键之一是石墨烯的大规模、低成本、可控的合成和制备．机械剥离法显然不能满足未来工业化的需求；氧化石墨还原法虽然能够以相对较低的成本制备出大量的石墨烯，然而石墨烯的电子结构以及晶体的完整性均受到强氧化剂严重的破坏，使其电子性质受到影响，一定程度上限制了其在微电子器件方面的应用．化学沉积法虽然可以制得大面积且性能优异的石墨烯，但现阶段工艺的不成熟以及较高的成本限制了其大规模的应用．因此，如何大量、低成本制备出高质量的石墨烯材料仍然是未来研究的一个重点。
图7、(a)椅式构象石墨烷,(CH)n的结构示意图,碳原子为灰色,氢原子为白色(b)零磁场不同温度下石墨烯(Ⅰ)、氢化石墨烯(Ⅱ)和退火去氢化石墨烯(Ⅲ)的电场效应,显示可逆的氢化反应导致石墨烯从半金属到半导体的可逆转变[34]