石墨烯的制备方法

中国粉体网6月15日讯  目前 ,以石墨为原料制石墨烯的方法主要有微机械剥离法 、碳化硅热解外延生K法 、化学氧化还原法 、化学气相沉积法等 。

    微机械力刺离法
    以1毫米厚的高取向高温热解石墨为原料 ,在石墨片上用干法氧等离子体刻蚀出一个5微米深的平台，平台表面涂有一层2微米的新鲜光刻胶,焙固后,平台面附着在光刻胶层上。用透明光刻胶可重复地从石墨平台上剥离出石墨薄片。丙酮将光刻胶溶解,光刻胶中较薄的石墨薄片分散在丙酮中。将硅片浸泡在此丙酮中,再用大量的水和丙醇冲洗 ,石墨薄片就附着在硅片 上 ,然后将硅片在丙醇中进行超声处理 ,可除去较厚的石 墨薄片,牢同地保留在二氧化硅表面上的都是厚度小于10纳米的石墨薄片 。

    碳化硅热解外延生长法
    表面已经过氧化或氢气刻蚀后的碳化硅在超高真空的条件下,通 过电子轰击加热到1000摄氏度 ,可以去除表面的氧化物。巧氧化物完全去  ,将样品升温至1250~1450摄氏度，并在恒温屮保持1 ~2 0分钟,即可得到石墨烯薄 ,薄片的厚度由温度决定。采用碳化硅 热解外延生长法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀 ,且石墨烯和基质之间的黏合会影响碳层的特性。

    氧化石墨还原法
该方法首先利用氧化反应将石墨氧化为氧化石墨 ,通过在石墨层与层之间的碳原子上引入含氧官能团增大层间距 ,进而削弱层间的相互作用。常见的氧化法有布罗 迪( Brodie ) 法 、 施陶登迈尔(Staudenmaier ) 法及赫默斯(Hummers)法 ,这些方法均是先用强酸对石墨进行处理 ,然后加人强氧化剂进行氧化。 氧化后的石墨通过超声剥离形成氧化石墨烯 ,然后加人还原剂从而得到还原石墨烯。

    化学气相沉积法
    化学气相沉积(c h e m ic a l   v ap o rd ep o s i t i o n ,C V D ) 法先高温分解碳源( 甲烷等含碳化合物) ,后通过强制冷却的方式在镍、铜等具有溶碳量的金属基体表面形成石墨烯。 例如在铜基体上生长 石墨烯 ,要求满足低压(5 0 帕~5 千帕)、高温( 1000T ; 以上条件 ,基体为纯度大于99%的铜箔 , 载气为氢气。该方法制备石墨烯具有可控性好、铜箱价格低廉 、易于转移和规模化制备等优点 ,有望在透明导电薄膜应用方面首先取得突破 。

    机械剥离法是最初用于制备石墨烯的物理方法但存在费时费力 、难以精确控制、重复性较差、难以大规 模制备的缺点。化学气相沉积法能够制备大面积、髙质址的石墨烯薄膜 ,氧化石墨还原法能够制备大量的石墨烯,均有望实现石墨烯的工业化生产 。