石墨烯如何生產(chǎn)？淺析?石墨烯生產(chǎn)方法

石墨烯如何生產(chǎn)？淺析?石墨烯生產(chǎn)方法

石墨烯如何生產(chǎn)？石墨烯的生產(chǎn)制備方法有機械剝離法、化學氣相沉積法（CVD）、氧化-還原法、溶劑剝離法、溶劑熱法、高溫還原、光照還原、外延晶體生長法、微波法、電弧法、電化學法等。前四種最為常用，下面進一步介紹這四種石墨烯生產(chǎn)方法。


機械剝離法


當年Geim研究組就是利用3M的膠帶手工制備出了石墨烯的，但是這種方法產(chǎn)率極低而且得到的石墨烯尺寸很小，該方法顯然并不具備工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。

化學氣相沉積法（CVD）



化學氣相沉積法主要用于制備石墨烯薄膜，高溫下甲烷等氣體在金屬襯底（Cu箔）表面催化裂解沉積然后形成石墨烯。CVD法的優(yōu)點在于可以生長大面積、高質(zhì)量、均勻性好的石墨烯薄膜，但缺點是成本高工藝復雜存在轉(zhuǎn)移的難題，而且生長出來的一般都是多晶。


氧化-還原法



氧化-還原法是指將天然石墨與強酸和強氧化性物質(zhì)反應生成氧化石墨（GO），經(jīng)過超聲分散制備成氧化石墨烯，然后加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團后得到石墨烯。氧化-還原法制備成本較低容易實現(xiàn)，成為生產(chǎn)石墨烯的最主流方法。但是該方法所產(chǎn)生的廢液對環(huán)境污染比較嚴重，所制備的石墨烯一般都是多層石墨烯或者石墨微晶而非嚴格意義上的石墨烯，并且產(chǎn)品存在缺陷而導致石墨烯部分電學和力學性能損失。


溶劑剝離法


溶劑剝離法的原理是將少量的石墨分散于溶劑中形成低濃度的分散液，利用超聲波的作用破壞石墨層間的范德華力，溶劑插入石墨層間，進行層層剝離而制備出石墨烯。此方法不會像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)，可以制備高質(zhì)量的石墨烯。缺點是成本較高并且產(chǎn)率很低，工業(yè)化生產(chǎn)比較困難。


石墨烯的生產(chǎn)會越來越好


目前市場上好多廠家生產(chǎn)的石墨烯，石墨片層數(shù)目不等，表面存在大量的缺陷和官能團，無論是導電性、導熱性還是機械性都跟獲得諾貝爾獎的石墨烯是兩回事。另外有些廠家在生產(chǎn)過程中添加大量的表面活性劑，有些表面活性劑對粉體導電性影響很大，目前好多“石墨烯”居然連上游原料---石墨的電導率都不如！另外，粉體中含有的大量表面活性劑使得下游應用廠商在使用過程中還要充分考慮這些助劑的影響。


我們經(jīng)常說十層以下就是石墨烯，但是對于石墨烯粉體生產(chǎn)商來說，應該在報告中體現(xiàn)出十層以下占比。如果石墨烯粉體的制造商都無法制造出高品質(zhì)石墨烯，何談應用突破？石墨烯標準的盡快確立才能使這個行業(yè)向著良性方向發(fā)展。


相信隨著技術(shù)的發(fā)展，石墨烯的生產(chǎn)會越來越好。且看新聞：人民網(wǎng)沈陽1月9日電，本網(wǎng)從中科院金屬研究獲悉，金屬所完成的“高質(zhì)量石墨烯材料的制備與應用基礎(chǔ)研究”項目獲得國家自然科學獎二等獎，主要完成人為任文才，成會明，陳宗平，吳忠?guī)?，高力波?br>

該項目自2007年起深入系統(tǒng)地開展了化學氣相沉積（CVD）法和化學氧化剝離法制備高質(zhì)量石墨烯材料及其在儲能、光電和復合材料領(lǐng)域應用的基礎(chǔ)研究，取得了多項原創(chuàng)性成果： 提出了以多孔金屬為生長基體的模板導向CVD方法，制備出高導電、柔性的石墨烯三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)材料，并研制出基于該材料的高性能彈性導體和輕質(zhì)高效的柔性電磁屏蔽材料，拓展了石墨烯的物性和應用。揭示了石墨烯邊界依賴的生長動力學，率先制備出毫米級高質(zhì)量單晶石墨烯，發(fā)明了普適的電化學氣體鼓泡無損轉(zhuǎn)移方法，為石墨烯在光/電子器件中的應用奠定了基礎(chǔ)。結(jié)合石墨烯和高容量金屬氧化物的結(jié)構(gòu)性能特點，提出將兩者復合的思路，制備出鋰離子電池和超級電容器用高性能石墨烯錨固金屬氧化物納米顆粒復合電極材料，發(fā)現(xiàn)并闡明了兩者之間的協(xié)同儲能效應。提出了氫電弧快速加熱膨脹解理與還原方法和高效、無損的氫碘酸還原方法，顯著提高了還原氧化石墨烯材料的導電性，為石墨烯的規(guī)模制備和應用研究奠定了基礎(chǔ)。

石墨烯如何生產(chǎn)？淺析?石墨烯生產(chǎn)方法

該項目發(fā)表在Nature Materials等的8篇代表性論文在國內(nèi)外產(chǎn)生了重要影響，得到了石墨烯發(fā)現(xiàn)者AK Geim教授等的高度評價和廣泛引用，截至2017年2月共被SCI他引4464次，2篇SCI他引超過1100次，1篇入選“2006-2016年我國高被引論文中被引次數(shù)最高的10篇論文”，極大推動了石墨烯材料的制備科學和應用技術(shù)的發(fā)展。


以上就是關(guān)于石墨烯如何生產(chǎn)？石墨烯生產(chǎn)方法的簡單介紹，任何一個新生事物不可能一帆風順、也不能一蹴而就，石墨烯問世僅僅10多年，尚處于正在發(fā)育的“少年時代”，今后的“成長”和“發(fā)展”之路還很漫長，需要各方面腳踏實地、不忘初心、不懈努力。作為石墨烯生產(chǎn)商，應該尋求技術(shù)突破，生產(chǎn)出靠譜的石墨烯粉體。作為下游應用，應當立足上游制造商，真正的把石墨烯的作用在產(chǎn)品中體現(xiàn)出來。

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