Question

石墨烯的主要制备方法

Answer 1

目前石墨烯制备方法主要包括化学气相沉积法、溶剂剥离法、氧化还原法、微机械剥离法、外延生长法、电弧法、有机合成法、电化学法等。
以化学气相沉积法(CVD)为例：所谓CVD法，指的是反应物质于气态条件下产生化学反应，进而在加热固态基体表生成固态物质，从而实现固体材料的制成的工艺技术】。
目前，以CVD法进行石墨烯制备时通过将碳氢化合物等含碳气体通入以镍为基片、管状的简易沉积炉中，通过高温将含碳气体分解为碳原子使其沉积于镍的表面，进而形成石墨烯，再通过轻微化学刻蚀来使镍片与石墨烯薄膜分离，从而获得石墨烯薄膜。该薄膜处于透光率为80％的状态下时其导电率便高达1．1×106S／m。通过CVD法可制备出大面积高质量石墨烯，但单晶镍价格则过于昂贵，该方法可满足高质量、规模化石墨烯的制备要求，但工艺复杂，成本高，使得该方法的广泛应用受到限制。

Answer 2

制备石墨烯常见的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法和化学气相沉积法（CVD）。
机械剥离法是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，得到石墨烯薄层材料的方法。这种方法操作简单，得到的石墨烯通常保持着完整的晶体结构，但是得到的片层小，生产效率低。
氧化还原法是通过将石墨氧化，增大石墨层之间的间距，再通过物理方法将其分离，最后通过化学法还原，得到石墨烯的方法。这种方法操作简单，产量高，但是产品质量较低。
SiC外延法是通过在超高真空的高温环境下，使硅原子升华脱离材料，剩下的C原子通过自组形式重构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯，但是这种方法对设备要求较高。
CVD是目前最有可能实现工业化制备高质量、大面积石墨烯的方法。这种方法制备的石墨烯具有面积大和质量高的特点，但现阶段成本较高，工艺条件还需进一步完善。

Answer 3

石墨烯是由单层碳原子组成的二维晶体结构，具有独特的电学、热学和力学性质。以下是石墨烯的几种主要制备方法：
1. 机械剥离法（Mechanical Exfoliation）：也称为“Scotch tape法”。这是最早的石墨烯制备方法之一。通过使用胶带或粘性材料在石墨晶体上反复剥离，可以逐层剥离石墨晶体，最终获得单层的石墨烯。
2. 化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition，CVD）：CVD法是一种常用的石墨烯制备方法。在CVD法中，通过将碳源气体（如甲烷、乙烯等）和载气（如氢气）引入高温反应室，使碳源气体在基底表面发生化学反应并沉积形成石墨烯薄膜。这种方法可以实现大面积、可控性较好的石墨烯制备。
3. 热解法（Thermal Exfoliation）：通过对石墨烯前体材料进行热处理，使其在高温下发生热解反应，从而获得石墨烯。常用的前体材料包括石墨烯氧化物（GO）和石墨烯纳米片（GNP）。这种方法适用于批量制备石墨烯。
4. 液相剥离法（Liquid Phase Exfoliation）：液相剥离法通过在溶剂中将石墨或石墨烯前体材料进行超声处理或剪切，使其逐渐分散和剥离成单层的石墨烯。常用的溶剂包括水、有机溶剂和表面活性剂等。这种方法适用于大规模、高效率的石墨烯制备。

Answer 4

机械剥离、晶体外延生长、化学氧化、化学气相沉积和有机合成