分散石墨烯常用的方法

⑴ 如何提高石墨烯在水中的分散性

石墨烯載水溶液里分散性確實不好，除非你部分功能化。你可以採用混合溶劑可以提高石墨烯的分散性，大部分文獻說在DMF中分散性會比較好。

⑵ 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。

(2)分散石墨烯常用的方法擴展閱讀：

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。

⑶ 石墨烯常見的粉體生產方法有哪些

石墨烯的研究熱潮也引起了國內外材料和植被研究的興趣。目前已報道的石墨烯材料的制備方法有：機械剝離法、化學氧化法、晶體外延生長法、化學氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法。微機械剝離法2004年，首次採用微機械剝離法，成功從高取向熱解石墨中觀察到單層石墨烯。利用這種方法，團隊成功制備了准二維石墨烯，並觀察了其形態，揭示了石墨烯二維晶體結構存在的原因。通過微機械剝離法可以制備高質量的石墨烯。然而，由於其產量低、成本高，不能滿足工業化和大規模生產的要求。目前，它只能用於實驗室的小規模製備。化學氣相沉積法首次在大規模製備石墨烯方面取得了新的突破。

這種薄膜在80%的透光率下可以達到電導率，使其成為目前透明導電薄膜的潛在替代品。通過CVD法可以制備高質量、大面積的石墨烯，但作為理想基底材料的單晶鎳價格過於昂貴，這可能是影響石墨烯工業生產的重要因素。CVD法可以滿足大規模製備高質量石墨烯的要求，但成本高，工藝復雜。

氧化還原法 氧化還原法成本低、易實現，已成為制備石墨烯的最佳方法，可制備穩定的石墨烯懸浮液，解決了石墨烯不易分散的問題。REDOX法是指將天然石墨與強酸和強氧化性物質反應生成氧化石墨，通過超聲分散制備氧化石墨烯（單層氧化石墨烯），並加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團，如羧基、環氧基和羥基，得到石墨烯。

⑷ 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。

⑸ 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。

⑹ 到目前為止，人們可以用於哪些方法可以將石墨烯從石墨中分離出來

石墨烯分為兩種，一種是石墨烯粉末，另一種是石墨烯薄膜。用於提取的是石墨烯粉末。提取石墨烯粉末的方法有多種。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）、碳化硅外延生長法和去還原法。石墨烯有許多衍生物，其中Go是最著名的。石墨烯表面富含大量的含氧官能團，因此不僅容易被化學修飾，在生物醫學、能源環境和分離分析方面具有更廣泛的潛力。由於片狀物之間的強相互作用，去很容易積累和聚集，所以它的低比表面積也限制了它在許多領域的應用能力。

在線超高速高剪切均質機在強大的機械液壓剪切、高速沖擊剝離、離心擠壓壓力、液層摩擦和空化等綜合作用下，對石墨材料進行剝離制備石墨烯。石墨層之間產生水平位錯和晶面滑動運動，從而使石墨快速剝離，經過高頻循環得到穩定的石墨烯。

在高解析度的顯微鏡下，石墨烯是一種由六邊形、蜂窩狀晶格組成的二維碳納米材料。盡管石墨烯如此之薄，但它卻非常堅固。首先，石墨烯的機械強度是鋼的100倍。其次，單層石墨烯幾乎是透明的，在室溫下的電導率比任何已知的材料都高得多，因此有可能在石墨烯表面創造出微納米設備。更重要的是，它是人類已知的第一個真正的二維材料，它的發現為人類了解二維世界打開了大門。

⑺ 石墨烯怎樣生產

針對原料和用途的不同，相應的有幾種不同方法。通常來講有氣相沉積法，氧化還原法，插層法。

1 氣象沉積法主要是含碳氣體（甲烷、依稀），在一定的溫度和壓力條件下，碳原子在生長基上附著，形成單層碳結構物質並逐漸生長。優點：所得石墨烯結構好，尺寸不受原料的限制。缺點：制備過程復雜，生產效率低。

2 氧化還原法是利用氧化劑將石墨逐層氧化，利用超聲等方式將已氧化的層剝離。之後，利用還原劑將氧化石墨層還原，即得到石墨烯。優點：成本低廉，生產效率較高。缺點：製得石墨烯的尺寸由原料決定，所用氧化劑和還原劑有污染環境的可能。

3 插層法是將插層物質填充到石墨的層間隙中，比以此克服層間范德華力，使得各層分散開，從而得到石墨烯。該方法仍處於研發階段。

(7)分散石墨烯常用的方法擴展閱讀：

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和葯物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

石墨烯常見的粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法，薄膜生產方法為化學氣相沉積法（CVD）。 2018年3月31日，中國首條全自動量產石墨烯有機太陽能光電子器件生產線在山東菏澤啟動，該項目主要生產可在弱光下發電的石墨烯有機太陽能電池（下稱石墨烯OPV），破解了應用局限、對角度敏感、不易造型這三大太陽能發電難題。

1 單層石墨烯

單層石墨烯（Graphene）：指由一層以苯環結構（即六角形蜂巢結構）周期性緊密堆積的碳原子構成的一種二維碳材料。

2 雙層石墨烯

雙層石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由兩層以苯環結構（即六角形蜂巢結構）周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛等）堆垛構成的一種二維碳材料。

3 少層石墨烯

少層石墨烯（Few-layer）：指由3-10層以苯環結構（即六角形蜂巢結構）周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛構成的一種二維碳材料。

4 多層石墨烯

多層石墨烯又叫厚層石墨烯（multi-layer graphene）：指厚度在10層以上10nm以下苯環結構（即六角形蜂巢結構）周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛構成的一種二維碳材料。

碳元素

碳是一種很常見的元素，它以多種形式廣泛存在於大氣和地殼之中。碳單質很早就被人認識和利用，碳的一系列化合物——有機物更是生命的根本。碳是生鐵、熟鐵和鋼的成分之一。碳能在化學上自我結合而形成大量化合物，在生物上和商業上是重要的分子。生物體內大多數分子都含有碳元素。

存在形式

碳的存在形式是多種多樣的，有晶態單質碳如金剛石、石墨；有無定形碳如煤；有復雜的有機化合物如動植物等；碳酸鹽如大理石等。單質碳的物理和化學性質取決於它的晶體結構。高硬度的金剛石和柔軟滑膩的石墨晶體結構不同，各有各的外觀、密度、熔點等。

⑻ 石墨烯的生產方法有哪些

石墨烯的合成方法主要有兩種：物理方法和化學方法。物理方法是從具有高晶格完備性的石墨或者類似的材料來獲得,獲得的石墨烯都在80nm以上.而化學方法是通過小分子的合成或溶液分離的方法制備的,得到的石墨烯尺寸在10nm以下. 其中物理方法包括:機械分離法，取向附生法和加熱SiC的方法、爆炸法；化學方法包括石墨插層法、熱膨脹剝離法、電化學法、化學氣相沉積法、氧化石墨還原法、球磨法。微機械分離法,最普通的是微機械分離法，直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剪裁下來。2004年Novoselovt等用這種方法制備出了單層石墨烯，並可以在外界環境下穩定存在。典型制備方法是用另外一種材料膨化或者引入缺陷的熱解石墨進行摩擦，體相石墨的表面會產生絮片狀的晶體，在這些絮片狀的晶體中含有單層的石墨烯。取向附生法—晶膜生長,是利用生長基質原子結構「種」出石墨烯，首先讓碳原子在1 1 5 0 ℃下滲入釕，然後冷卻，冷卻到850℃後,之前吸收的大量碳原子就會浮到釕表面，鏡片形狀的單層的碳原子「 孤島」 布滿了整個基質表面，最終它們可長成完整的一層石 墨烯。第一層覆蓋 8 0 %後，第二層開始生長。底層的石墨烯會與釕產生強烈的交互作用，而第二層後就幾乎與釕完全分離，只剩下弱電耦合，得到的單層石墨烯薄片表現令人滿意。

⑼ 石墨烯的制備

1. 微機械剝離法

氧等離子束先在高定向熱解石墨表面，用光刻膠將其粘到玻璃襯底上進行焙燒，再用透明膠反復地從石墨上剝離出石墨薄片，放入丙酮溶液中超聲振盪，再將單晶矽片放入丙酮溶劑中，，單層石墨烯會吸附在矽片上，從而成功地制備出單層的石墨烯。

優點：該方法簡單易行，不需要苛刻的實驗條件，得到的石墨烯晶體結構較好，缺陷少，質量高。

缺點：是石墨烯的生產效率極低，僅限於實驗室的基礎研究。

2. 外延生長法

以單晶6H-SiC 為原料，利用氫氣刻蝕處理後，再在高真空下通過電子轟擊加熱，除去氧化物；熱分解去除其中的Si，在單晶(0001)面上分解出石墨烯。

優點：該方法制備的石墨烯電導率較高，適用於對電性能要求較高的電子器件。

缺點：會產生難以控制的缺陷以及多晶疇結構，大面積制備困難。此外，制備條件苛刻、成本高。

3. 石墨插層法

以天然鱗片石墨為原料，用鹼金屬元素為插層劑，通過插層劑與石墨混合反應得到石墨層間化合物。將一個電子輸入石墨晶格中，使得石墨晶體容易發生剝離分開。最後通過超聲和離心處理得到石墨烯片。

優點：制備方法相對簡單，制備速度快，效率高

缺點：難以得到單層，且加入的插層物質會破壞石墨烯的sp2 雜化結構，使得石墨烯的物理和化學性能受到影響。

4. 溶液剝離法

溶劑剝離法是將石墨分散於溶劑中，利用超聲或高速剪切等作用將溶劑插入石墨層間，進行層層剝離，制備出石墨烯。

優點：能得到優質石墨烯。

缺點：是產率很低，不適合大規模生產和商業應用。

5. 化學氣相沉積法（CVD）

石墨在較高溫度條件下呈氣態發生化學反應，退火生成石墨烯沉積在金屬基體表面。

優點：能夠高質量大規模生成石墨烯。

缺點：不適合制備大規模石墨烯宏觀粉體。此外，通過化學腐蝕分離石墨烯與基底金屬，需要消耗大量的酸，會對環境產生巨大的污染，成本高。

6. 氧化還原法

首先利用強氧化劑處理石墨，形成親水性的含氧基團，；然後利用超聲方法剝離氧化石墨，，使石墨氧化物片迅速剝離得到單層的氧化石墨烯；最後，在高溫或者在還原性溶液中對氧化石墨烯進行還原反應，還原除去氧化石墨烯表面的含氧基團，恢復二維結構石墨烯。

優點：氧化還原法可以大量、高效地制備出高質量的石墨烯，過程相對簡單。

⑽ 石墨烯材料為什麼難分散，有什麼好的方法

（1）原材料：實際上石墨烯本來就存在於自然界，只是難以剝離出單層結構。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

（2）應用領域：

• 在塑料里摻入百分之一的石墨烯，就能使塑料具備良好的導電性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗熱性能提高30攝氏度。在此基礎上可以研製出薄、輕、拉伸性好和超強韌新型材料，用於製造汽車、飛機和衛星。

• 隨著批量化生產以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產業化應用步伐正在加快，基於已有的研究成果，最先實現商業化應用的領域可能會是移動設備、航空航天、新能源電池領域。

• 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。

• 另一方面，新能源電池也是石墨烯最早商用的一大重要領域。

• 由於高導電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領域的應用優勢也是極為突出的。而石墨烯在超輕型飛機材料等潛在應用上也將發揮更重要的作用。

1、電子運輸：

在發現石墨烯以前，大多數（如果不是所有的話）物理學家認為，熱力學漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發現立即震撼了凝聚態物理界。雖然理論和實驗界都認為完美的二維結構無法在非絕對零度穩定存在，但是單層石墨烯在實驗中被制備出來。這些可能歸結於石墨烯在納米級別上的微觀扭曲。

2、導電性：

石墨烯結構非常穩定，迄今為止，研究者仍未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應外力，也就保持了結構穩定。這種穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。

3、導熱性：

石墨烯具有極高導熱系數， 近年來被提倡用於散熱等方面， 在散熱片中嵌入石墨烯或數層石墨烯可使得其局部熱點溫度大幅下降。美國加州大學一項研究顯示 ， 石墨烯的導熱性能優於碳納米管。中國科學院山西煤炭化學研究所高導熱石墨烯/炭纖維柔性復合薄膜，其厚度在10~200 μm之間可控，室溫面向熱導率高達977 W/m•K，拉伸強度超過15 MPa。

普通碳納米管的導熱系數可達3000W/mK以上， 各種金屬中導熱系數相對較高的有銀、銅、金、鋁， 而單層石墨烯的導熱系數可達5300W/mK， 甚至有研究表明其導熱系數高達6600W/mK。

優異的導熱性能使得石墨烯有望作為未來超大規模納米集成電路的散熱材料 。與純石墨烯相比， 還原剝離氧化石墨得到熱導率相對較低(0.14 ～ 2.87 W/mK)的石墨烯(RGOx)。其導熱系數與氧化石墨被氧化程度密切相關， 原因是RGOx薄片即使經過熱還原處理後仍然具有氧化性。導熱率可能與其中殘余的化學官能團、破壞的碳六元環等缺陷有關化學結構被氧化導致晶格缺陷的產生， 阻止了熱傳導作用。

4、機械特性

石墨烯是人類已知強度最高的物質，比鑽石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。哥倫比亞大學的物理學家對石墨烯的機械特性進行了全面的研究。在試驗過程中，他們選取了一些直徑在10—20微米的石墨烯微粒作為研究對象。研究人員先是將這些石墨烯樣品放在了一個表面被鑽有小孔的晶體薄板上，這些孔的直徑在1—1.5微米之間。之後，他們用金剛石製成的探針對這些放置在小孔上的石墨烯施加壓力，以測試它們的承受能力。

5、化學性質：

我們至今關於石墨烯化學知道的是：類似石墨表面，石墨烯可以吸附和脫附各種原子和分子。從表面化學的角度來看，石墨烯的性質類似於石墨，可利用石墨來推測石墨烯的性質。石墨烯化學可能有許多潛在的應用，然而要石墨烯的化學性質得到廣泛關注有一個不得不克服的障礙，缺乏適用於傳統化學方法的樣品。