獲取單原子片石墨烯最簡單的方法

㈠ 石墨烯是如何從石墨中分離出來的

石墨烯從石墨中分離是靠機械剝離法。機械剝離法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對運動，對石墨烯進行薄層材料的方法。這種方法操作簡單，得到的石墨烯通常保留了完整的晶體結構。氧化還原法是通過使用硫酸、硝酸等化學試劑和錳酸鉀、過氧化氫等氧化劑將天然石墨氧化，增加石墨層之間的間距，在石墨層與層之間插入氧化物，使石墨氧化。然後將反應物用水清洗，將清洗後的固體在低溫下乾燥，以獲得化石氧。

在接下來的十幾億年裡，地球為生命做好了准備，在44億年前形成了地殼，在40億年前形成了大氣層的氣球，在38億年前形成了海洋，所有這些都是在等待地球的第一個有機分子的出現。隨著地球的冷卻，簡單的有機化合物（單分子）形成並混合，形成更復雜的混合物（聚合物）。而這一切都歸結於碳原子的存在!

我們不得不承認，碳是整個有機環境的基礎，無論是像人類這樣的高等生物體。還是窩里的鼴鼠，都是由碳原子的骨架支撐起來的。除此之外，碳對我們來說非常重要，因為我們的歷史是由木炭、石油、天然氣，甚至是食物組成的。

㈡ 用大豆油如何製造石墨烯

最近，發表在《自然·通訊》[1]上的一篇研究論文稱，能用大豆製造出性能優良的石墨烯。聽起來，這技術好厲害，那麼，研究人員究竟是如何用大豆油製造出石墨烯的呢？

一．何為石墨烯？

石墨烯是只有一個碳原子厚度的平面薄膜，於2004年才在實驗室被發現，它的發現者們還因此獲得了2010年的諾貝爾獎。石墨烯是目前世界上最薄也是最堅硬的納米材料，其強度是鋼的百倍，同時也是電阻率最小的材料，其電流傳遞速率比硅材料快百倍。所以能利用石墨烯生產出更快的計算機、能用作觸摸屏、太陽能電池，衛星新材料等。但盡管石墨烯性能強大，應用廣泛，但製作流程耗時耗力，故而價格是等質量黃金的15倍，素有「黑黃金」之稱。

二．製造流程

目前為止，最簡單粗暴的獲取石墨烯的方法是——撕膠帶。撕膠帶？對，就是讀者們理解的「撕膠帶」，用膠帶粘到石墨上，手工把石墨烯剝下來（圖-1）。這種機械分離法可直接將石墨烯片從較大的晶體上裁剪下來。

㈢ 石墨烯是怎麼提煉的

石墨烯分為石墨烯粉體和石墨烯薄膜兩大類。常見的石墨粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法。石墨烯薄膜生產方法為化學氣相沉積法（CVD）。

1、機械剝離法

機械剝離法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對運動，得到石墨烯薄層材料的方法。這種方法操作簡單，得到的石墨烯通常保持著完整的晶體結構

2、氧化還原法

氧化還原法是通過使用硫酸、硝酸等化學試劑及高猛酸鉀、雙氧水等氧化劑將天然石墨氧化，增大石墨層之間的間距，在石墨層與層之間插入氧化物，製得氧化石墨。然後將反應物進行水洗，並對洗凈後的固體進行低溫乾燥，製得氧化石墨。通過物理剝離、高溫膨脹等方法對氧化石墨粉體進行剝離，製得氧化石墨烯。

最後通過化學法將氧化石墨烯還原，得到石墨烯。這種方法操作簡單，產量高，但是產品質量較低 。氧化還原法使用硫酸、硝酸等強酸，以及使用大量的水進行清洗，帶大較大的環境污染。

3、SiC外延法

SiC外延法是通過在超高真空的高溫環境下，使硅原子升華脫離材料，剩下的C原子通過自組形式重構，從而得到基於SiC襯底的石墨烯。這種方法可以獲得高質量的石墨烯，但是這種方法對設備要求較高。

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石墨烯的應用：

1、感測器

石墨烯可以做成化學感測器，這個過程主要是通過石墨烯的表面吸附性能來完成的，根據部分學者的研究可知，石墨烯化學探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。 石墨烯獨特的二維結構使它對周圍的環境非常敏感。

石墨烯是電化學生物感測器的理想材料，石墨烯製成的感測器在醫學上檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。

2、晶體管

石墨烯可以用來製作晶體管，由於石墨烯結構的高度穩定性，這種晶體管在接近單個原子的尺度上依然能穩定地工作。相比之下，目前以硅為材料的晶體管在10納米左右的尺度上就會失去穩定性；石墨烯中電子對外場的反應速度超快這一特點，又使得由它製成的晶體管可以達到極高的工作頻率。

例如IBM公司在2010年2月就已宣布將石墨烯晶體管的工作頻率提高到了100GHz，超過同等尺度的硅晶體管。

3、柔性顯示屏

消費電子展上可彎曲屏幕備受矚目，成為未來移動設備顯示屏的發展趨勢。柔性顯示未來市場廣闊，作為基礎材料的石墨烯前景也被看好。韓國研究人員首次製造出了又多層石墨烯和玻璃纖維聚酯片基底組成的柔性透明顯示屏。

韓國三星公司和成均館大學的研究人員在一個63厘米寬的柔性透明玻璃纖維聚酯板上，製造出了一塊電視機大小的純石墨烯。他們表示，這是迄今為止「塊頭」最大的石墨烯塊。隨後，他們用該石墨烯塊製造出了一塊柔性觸摸屏。研究人員表示，從理論上來講，人們可以捲起智能手機，然後像鉛筆一樣將其別在而後。

㈣ 石墨烯主要制備方法

目前石墨烯制備方法主要包括化學氣相沉積法、溶劑剝離法、氧化還原法、微機械剝離法、外延生長法、電弧法、有機合成法、電化學法等。
以化學氣相沉積法(CVD)為例：所謂CVD法，指的是反應物質於氣態條件下產生化學反應，進而在加熱固態基體表生成固態物質，從而實現固體材料的製成的工藝技術】。
目前，以CVD法進行石墨烯制備時通過將碳氫化合物等含碳氣體通入以鎳為基片、管狀的簡易沉積爐中，通過高溫將含碳氣體分解為碳原子使其沉積於鎳的表面，進而形成石墨烯，再通過輕微化學刻蝕來使鎳片與石墨烯薄膜分離，從而獲得石墨烯薄膜。該薄膜處於透光率為80％的狀態下時其導電率便高達1．1×106S／m。通過CVD法可制備出大面積高質量石墨烯，但單晶鎳價格則過於昂貴，該方法可滿足高質量、規模化石墨烯的制備要求，但工藝復雜，成本高，使得該方法的廣泛應用受到限制。

㈤ 物理法制備石墨烯的幾種方法

石墨烯具有獨特的結構和優異的性能, 近年來在化學、物理和材料學界引起了廣泛的研究興趣，並且在石墨烯的制備上已取得了不少的進展。本文就物理方法方面概述了 石墨烯的制備方法。 物理方法通常是以廉價的石墨或膨脹石墨為原料，通過機械剝離法、取向附生法、液相或氣相直接剝離法來制備單層或多層石墨烯。這些方法原料易得, 操作相對簡單，合成的石墨烯的純度高、缺陷較少。 機械剝離法制備石墨烯 機械剝離法或微機械剝離法是最簡單的一種方法，即直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剝離下來。Novoselovt 等於2004年用一種極為簡單的微機械剝離法成功地從高定向熱解石墨上剝離並觀測到單層石墨烯，驗證了單層石墨烯的獨立存在。具體工藝如下：首先利用氧等離子在1 mm厚的高定向熱解石墨表面進行離子刻蝕，當在表面刻蝕出寬20 μm~2 mm、深5 μm的微槽後，用光刻膠將其粘到玻璃襯底上，再用透明膠帶反復撕揭，然後將多餘的高定向熱解石墨去除並將粘有微片的玻璃襯底放入丙酮溶液中進行超聲，最後將單晶矽片放入丙酮溶劑中，利用范德華力或毛細管力將單層石墨烯撈出。 但是這種方法存在一些缺點，如所獲得的產物尺寸不易控制，無法可靠地制備出長度足夠的石墨烯，因此不能滿足工業化需求。 取向附生法晶膜生長制備石墨烯 Peter W.Sutter 等使用稀有金屬釕作為生長基質，利用基質的原子結構種出了石墨烯。首先在 1150 °C下讓C原子滲入釕中，然後冷卻至850 °C，之前吸收的大量碳原子就會浮到釕表面，在整個基質表面形成鏡片形狀的單層碳原子孤島，孤島逐漸長大，最終長成一層完整的石墨烯。第一層覆蓋率達80 %後，第二層開始生長，底層的石墨烯與基質間存在強烈的交互作用，第二層形成後就前一層與基質幾乎完全分離，只剩下弱電耦合，這樣製得了單層石墨烯薄片。但採用這種方法生產的石墨烯薄片往往厚度不均勻，且石墨烯和基質之間的黏合會影響製得的石墨烯薄片的特性。 液相和氣相直接剝離法制備石墨烯 液相和氣相直接剝離法指的是直接把石墨或膨脹石墨(EG)(一般通過快速升溫至1000 °C以上把表面含氧基團除去來獲取)加在某種有機溶劑或水中，藉助超聲波、加熱或氣流的作用制備一定濃度的單層或多層石墨烯溶液。Coleman等參照液相剝離碳納米管的方式將石墨分散在N-甲基-吡咯烷酮 (NMP) 中，超聲1h 後單層石墨烯的產率為1%，而長時間的超聲(462 h)可使石墨烯濃度高達1.2 mg/mL。研究表明，當溶劑與石墨烯的表面能相匹配時，溶劑與石墨烯之間的相互作用可以平衡剝離石墨烯所需的能量，能夠較好地剝離石墨烯的溶劑表面張力范圍為40~50mJ/m2。利用氣流的沖擊作用能夠提高剝離石墨片層的效率。Janowska 等以膨脹石墨為原料，微波輻照下發現以氨水做溶劑能提高石墨烯的總產率(~8%)。深入研究證實高溫下溶劑分解產生的氨氣能滲入石墨片層中， 當氣壓超過一定數值至足以克服石墨片層間的范德華力時就能使石墨剝離。

㈥ 石墨烯用什麼製成來

制備石墨烯常見的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法和化學氣相沉積法（CVD）。
1、機械剝離法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對運動，得到石墨烯薄層材料的方法。這種方法操作簡單，得到的石墨烯通常保持著完整的晶體結構，但是得到的片層小，生產效率低。[2]
2、氧化還原法是通過將石墨氧化，增大石墨層之間的間距，再通過物理方法將其分離，最後通過化學法還原，得到石墨烯的方法。這種方法操作簡單，產量高，但是產品質量較低。[3]
3、SiC外延法是通過在超高真空的高溫環境下，使硅原子升華脫離材料，剩下的C原子通過自組形式重構，從而得到基於SiC襯底的石墨烯。這種方法可以獲得高質量的石墨烯，但是這種方法對設備要求較高。
4、CVD是目前最有可能實現工業化制備高質量、大面積石墨烯的方法。這種方法制備的石墨烯具有面積大和質量高的特點，但現階段成本較高，工藝條件還需進一步完善。

㈦ 石墨烯是怎麼獲得的

石墨是由一層層蜂窩狀有序排列的平面碳原子構成的晶體。當把石墨片通過物理或化學方法剝成單層之後，這種只有一個單原子層的石墨薄片稱為單碳層石墨烯。

2017年數據

我國對石墨烯領域的研究與開發也較早就給予了關注。根據國土資源部統計，我國石墨儲量佔全球的70%以上，石墨烯研發應用水平也與發達國家基本同步。

㈧ 如何提取石墨烯

首先第一：目前石墨烯分為兩種，一種是石墨烯粉體，一種是石墨烯薄膜。用於提取是石墨烯粉體。
其次第二：提取石墨烯粉體有幾種方法，目前石墨烯的制備方法主要有機械剝離法、溶劑剝離法、氣相沉積法（CVD法）、碳化硅外延生長法、氧化石墨烯還原法等。