石墨烯如何生（shēng）產？淺析​石墨烯生產方法

石墨（mò）烯如何生產？淺析​石墨烯（xī）生產（chǎn）方法

石墨烯如何生（shēng）產？石墨烯的生產製備方（fāng）法有機械剝離法、化（huà）學氣相沉積法（CVD）、氧化-還原法、溶（róng）劑剝（bāo）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（xià）麵進一步介紹這四種石墨烯生產方法。


機（jī）械剝離法（fǎ）


當年（nián）Geim研究組就（jiù）是利（lì）用3M的膠帶手工製（zhì）備出了石墨（mò）烯的，但是這種方法產率極低（dī）而且得到的石墨烯尺寸很小，該（gāi）方法顯然並不具備工業化生產的可能性（xìng）。

化學氣相沉積法（CVD）



化學氣相沉積法主（zhǔ）要用（yòng）於製備石（shí）墨（mò）烯薄膜，高溫下甲烷等氣體在金（jīn）屬襯底（Cu箔）表麵催化裂解（jiě）沉積然後形成石墨烯。CVD法的優點在於可以生長（zhǎng）大麵積、高質量、均勻性好的石墨烯薄膜，但缺點是成本高工藝複雜存在轉移的難（nán）題，而且生長出來的（de）一般都是多晶（jīng）。


氧化-還原法



氧化-還原法是指將天然石墨與強酸和強氧化（huà）性物質反應生成氧（yǎng）化石墨（GO），經過超聲分散（sàn）製備成氧化石墨烯，然後加入還原（yuán）劑去除氧化石墨表麵的含氧基團後得到石墨烯。氧化-還原法製備成本較低容易實（shí）現，成（chéng）為生產石墨烯的最主流方（fāng）法。但是該方法所產生（shēng）的廢液對環境汙染比較嚴重，所製（zhì）備的石墨烯一般都是多層（céng）石墨烯或者石墨微晶而非嚴格意義上的石墨烯，並且產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（bāo）離（lí）法的原理（lǐ）是將少量（liàng）的石墨分散於溶劑中形成低濃度的（de）分散液，利用超聲波的作用破壞石墨層（céng）間的範德華力，溶劑插入石墨層間，進行層層剝（bāo）離而製備出石（shí）墨烯。此方法不（bú）會像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結構，可以製備高（gāo）質量（liàng）的（de）石墨烯。缺點是成本較高並且產率很低，工業化生產比較困難。


石墨（mò）烯的生產會越來越好


目前（qián）市場上好多廠家生產的石墨烯，石墨片層（céng）數目不等，表麵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（shì）。另外有（yǒu）些廠家在生產過程中添加大量的（de）表麵活性劑，有些表（biǎo）麵活性劑對粉（fěn）體導電性影響很大，目前好（hǎo）多“石（shí）墨烯”居然連上遊原料---石（shí）墨的電（diàn）導率都不如！另外（wài），粉（fěn）體（tǐ）中含有的大量表麵活（huó）性劑使得下遊（yóu）應用廠商在使用過程中還要充分考慮這些助劑的影響。


我們經常說十層以下就是（shì）石墨（mò）烯，但是（shì）對於石墨烯粉體生產商來說，應該（gāi）在報告中體現出十層以下占比。如（rú）果石墨烯粉體的製造商都無法製造出高品質石墨烯，何談應用突破？石墨烯標（biāo）準的盡快確立才能（néng）使這個行業向著良性（xìng）方向發展。


相信隨著技術的發展，石墨烯的生產會越來越好。且看新聞：人民網沈陽1月（yuè）9日電，本網從中科院金屬（shǔ）研究獲悉，金屬所（suǒ）完成的“高質量石墨烯材料（liào）的製備與應用基礎研究”項目獲（huò）得國家自然科學獎二等獎，主（zhǔ）要完（wán）成人為任文才，成會明，陳宗平，吳忠帥，高力波。


該項目自2007年起深（shēn）入係統地開展了化學氣相沉積（CVD）法和化學氧化剝離法製備高質量石墨烯材料及其在儲能、光電（diàn）和（hé）複合材料領域應用（yòng）的基礎研究，取得了多項原創性（xìng）成果： 提出了以（yǐ）多孔金屬為生長基體的（de）模板（bǎn）導向CVD方法，製備出高導電、柔性的石墨烯三維網絡結構材（cái）料，並研製出基於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（hé）應用（yòng）。揭示了石墨烯邊界依賴的生長動力學，率先製備出毫米級高（gāo）質量單（dān）晶石墨烯，發明了普適的電化學氣體鼓泡無損轉移方法，為石墨烯在光/電子器件中的應用奠定（dìng）了基礎。結合石墨烯和高容量金屬氧化物的結（jié）構性能特點，提出將兩（liǎng）者（zhě）複合的思路，製備出（chū）鋰離子電池和（hé）超級電容器用高性能石（shí）墨烯錨固金屬氧化物納米顆粒複（fù）合電極（jí）材料，發現並闡明了兩（liǎng）者之間（jiān）的協同（tóng）儲能效應（yīng）。提出了氫電弧（hú）快速加熱（rè）膨脹解理（lǐ）與還原方法和高效、無損的氫碘酸還原（yuán）方法，顯著提高了還（hái）原氧化石墨烯材料的導電性，為石墨烯的規（guī）模製備和應用研究奠定了基礎。

石墨烯（xī）如何生產？淺析​石墨烯生產方法

該項（xiàng）目發（fā）表在Nature Materials等的8篇代表性論文在國內外產（chǎn）生了重要影響，得到了石墨烯發現者AK Geim教授等的（de）高度評（píng）價和廣泛引用，截至2017年2月共（gòng）被SCI他引4464次（cì），2篇SCI他引超（chāo）過1100次，1篇（piān）入選“2006-2016年（nián）我國高被引論文中被（bèi）引次數最高的10篇論文”，極（jí）大推（tuī）動了石墨烯材料的製備科學和應用技術的發展。


以上就是關於石墨烯如何生產？石墨烯生產方法的簡單介紹，任何一個（gè）新生事物不可能一帆風順、也不能一蹴而就，石墨烯問（wèn）世（shì）僅僅10多年，尚處於正在發育的“少年時代”，今後的“成長”和“發展”之路還很漫長，需要各方麵腳踏實地、不忘初心、不懈（xiè）努（nǔ）力。作為石墨烯生（shēng）產商，應該尋求技術突破，生（shēng）產出靠譜（pǔ）的石墨（mò）烯粉體。作為下遊應用，應當立足上遊製造商（shāng），真正的把石墨烯的作用在產品中體現出來。

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