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

石墨烯载水溶液里分散性确实不好，除非你部分功能化。你可以采用混合溶剂可以提高石墨烯的分散性，大部分文献说在DMF中分散性会比较好。

⑵ 石墨烯是怎么提炼的

石墨烯分为石墨烯粉体和石墨烯薄膜两大类。常见的石墨粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法。石墨烯薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。

1、机械剥离法

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

2、氧化还原法

氧化还原法是通过使用硫酸、硝酸等化学试剂及高猛酸钾、双氧水等氧化剂将天然石墨氧化，增大石墨层之间的间距，在石墨层与层之间插入氧化物，制得氧化石墨。然后将反应物进行水洗，并对洗净后的固体进行低温干燥，制得氧化石墨。通过物理剥离、高温膨胀等方法对氧化石墨粉体进行剥离，制得氧化石墨烯。

最后通过化学法将氧化石墨烯还原，得到石墨烯。这种方法操作简单，产量高，但是产品质量较低 。氧化还原法使用硫酸、硝酸等强酸，以及使用大量的水进行清洗，带大较大的环境污染。

3、SiC外延法

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。

(2)分散石墨烯常用的方法扩展阅读：

石墨烯的应用：

1、传感器

石墨烯可以做成化学传感器，这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的，根据部分学者的研究可知，石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。 石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感。

石墨烯是电化学生物传感器的理想材料，石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。

2、晶体管

石墨烯可以用来制作晶体管，由于石墨烯结构的高度稳定性，这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。相比之下，目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性；石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点，又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。

例如IBM公司在2010年2月就已宣布将石墨烯晶体管的工作频率提高到了100GHz，超过同等尺度的硅晶体管。

3、柔性显示屏

消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目，成为未来移动设备显示屏的发展趋势。柔性显示未来市场广阔，作为基础材料的石墨烯前景也被看好。韩国研究人员首次制造出了又多层石墨烯和玻璃纤维聚酯片基底组成的柔性透明显示屏。

韩国三星公司和成均馆大学的研究人员在一个63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上，制造出了一块电视机大小的纯石墨烯。他们表示，这是迄今为止“块头”最大的石墨烯块。随后，他们用该石墨烯块制造出了一块柔性触摸屏。研究人员表示，从理论上来讲，人们可以卷起智能手机，然后像铅笔一样将其别在而后。

⑶ 石墨烯常见的粉体生产方法有哪些

石墨烯的研究热潮也引起了国内外材料和植被研究的兴趣。目前已报道的石墨烯材料的制备方法有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法。微机械剥离法2004年，首次采用微机械剥离法，成功从高取向热解石墨中观察到单层石墨烯。利用这种方法，团队成功制备了准二维石墨烯，并观察了其形态，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。通过微机械剥离法可以制备高质量的石墨烯。然而，由于其产量低、成本高，不能满足工业化和大规模生产的要求。目前，它只能用于实验室的小规模制备。化学气相沉积法首次在大规模制备石墨烯方面取得了新的突破。

这种薄膜在80%的透光率下可以达到电导率，使其成为目前透明导电薄膜的潜在替代品。通过CVD法可以制备高质量、大面积的石墨烯，但作为理想基底材料的单晶镍价格过于昂贵，这可能是影响石墨烯工业生产的重要因素。CVD法可以满足大规模制备高质量石墨烯的要求，但成本高，工艺复杂。

氧化还原法 氧化还原法成本低、易实现，已成为制备石墨烯的最佳方法，可制备稳定的石墨烯悬浮液，解决了石墨烯不易分散的问题。REDOX法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨，通过超声分散制备氧化石墨烯（单层氧化石墨烯），并加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯。

⑷ 如何提取石墨烯

首先第一：目前石墨烯分为两种，一种是石墨烯粉体，一种是石墨烯薄膜。用于提取是石墨烯粉体。
其次第二：提取石墨烯粉体有几种方法，目前石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、溶剂剥离法、气相沉积法（CVD法）、碳化硅外延生长法、氧化石墨烯还原法等。

⑸ 石墨烯是如何从石墨中分离出来的

石墨烯从石墨中分离是靠机械剥离法。机械剥离法是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，对石墨烯进行薄层材料的方法。这种方法操作简单，得到的石墨烯通常保留了完整的晶体结构。氧化还原法是通过使用硫酸、硝酸等化学试剂和锰酸钾、过氧化氢等氧化剂将天然石墨氧化，增加石墨层之间的间距，在石墨层与层之间插入氧化物，使石墨氧化。然后将反应物用水清洗，将清洗后的固体在低温下干燥，以获得化石氧。

在接下来的十几亿年里，地球为生命做好了准备，在44亿年前形成了地壳，在40亿年前形成了大气层的气球，在38亿年前形成了海洋，所有这些都是在等待地球的第一个有机分子的出现。随着地球的冷却，简单的有机化合物（单分子）形成并混合，形成更复杂的混合物（聚合物）。而这一切都归结于碳原子的存在!

我们不得不承认，碳是整个有机环境的基础，无论是像人类这样的高等生物体。还是窝里的鼹鼠，都是由碳原子的骨架支撑起来的。除此之外，碳对我们来说非常重要，因为我们的历史是由木炭、石油、天然气，甚至是食物组成的。

⑹ 到目前为止，人们可以用于哪些方法可以将石墨烯从石墨中分离出来

石墨烯分为两种，一种是石墨烯粉末，另一种是石墨烯薄膜。用于提取的是石墨烯粉末。提取石墨烯粉末的方法有多种。目前，石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、溶剂剥离法、气相沉积法（CVD）、碳化硅外延生长法和去还原法。石墨烯有许多衍生物，其中Go是最着名的。石墨烯表面富含大量的含氧官能团，因此不仅容易被化学修饰，在生物医学、能源环境和分离分析方面具有更广泛的潜力。由于片状物之间的强相互作用，去很容易积累和聚集，所以它的低比表面积也限制了它在许多领域的应用能力。

在线超高速高剪切均质机在强大的机械液压剪切、高速冲击剥离、离心挤压压力、液层摩擦和空化等综合作用下，对石墨材料进行剥离制备石墨烯。石墨层之间产生水平位错和晶面滑动运动，从而使石墨快速剥离，经过高频循环得到稳定的石墨烯。

在高分辨率的显微镜下，石墨烯是一种由六边形、蜂窝状晶格组成的二维碳纳米材料。尽管石墨烯如此之薄，但它却非常坚固。首先，石墨烯的机械强度是钢的100倍。其次，单层石墨烯几乎是透明的，在室温下的电导率比任何已知的材料都高得多，因此有可能在石墨烯表面创造出微纳米设备。更重要的是，它是人类已知的第一个真正的二维材料，它的发现为人类了解二维世界打开了大门。

⑺ 石墨烯怎样生产

针对原料和用途的不同，相应的有几种不同方法。通常来讲有气相沉积法，氧化还原法，插层法。

1 气象沉积法主要是含碳气体（甲烷、依稀），在一定的温度和压力条件下，碳原子在生长基上附着，形成单层碳结构物质并逐渐生长。优点：所得石墨烯结构好，尺寸不受原料的限制。缺点：制备过程复杂，生产效率低。

2 氧化还原法是利用氧化剂将石墨逐层氧化，利用超声等方式将已氧化的层剥离。之后，利用还原剂将氧化石墨层还原，即得到石墨烯。优点：成本低廉，生产效率较高。缺点：制得石墨烯的尺寸由原料决定，所用氧化剂和还原剂有污染环境的可能。

3 插层法是将插层物质填充到石墨的层间隙中，比以此克服层间范德华力，使得各层分散开，从而得到石墨烯。该方法仍处于研发阶段。

(7)分散石墨烯常用的方法扩展阅读：

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。 2018年3月31日，中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动，该项目主要生产可在弱光下发电的石墨烯有机太阳能电池（下称石墨烯OPV），破解了应用局限、对角度敏感、不易造型这三大太阳能发电难题。

1 单层石墨烯

单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。

2 双层石墨烯

双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。

3 少层石墨烯

少层石墨烯（Few-layer）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。

4 多层石墨烯

多层石墨烯又叫厚层石墨烯（multi-layer graphene）：指厚度在10层以上10nm以下苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。

碳元素

碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。

存在形式

碳的存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。

⑻ 石墨烯的生产方法有哪些

石墨烯的合成方法主要有两种：物理方法和化学方法。物理方法是从具有高晶格完备性的石墨或者类似的材料来获得,获得的石墨烯都在80nm以上.而化学方法是通过小分子的合成或溶液分离的方法制备的,得到的石墨烯尺寸在10nm以下. 其中物理方法包括:机械分离法，取向附生法和加热SiC的方法、爆炸法；化学方法包括石墨插层法、热膨胀剥离法、电化学法、化学气相沉积法、氧化石墨还原法、球磨法。微机械分离法,最普通的是微机械分离法，直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。2004年Novoselovt等用这种方法制备出了单层石墨烯，并可以在外界环境下稳定存在。典型制备方法是用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。取向附生法—晶膜生长,是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在1 1 5 0 ℃下渗入钌，然后冷却，冷却到850℃后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满了整个基质表面，最终它们可长成完整的一层石 墨烯。第一层覆盖 8 0 %后，第二层开始生长。底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。

⑼ 石墨烯的制备

1. 微机械剥离法

氧等离子束先在高定向热解石墨表面，用光刻胶将其粘到玻璃衬底上进行焙烧，再用透明胶反复地从石墨上剥离出石墨薄片，放入丙酮溶液中超声振荡，再将单晶硅片放入丙酮溶剂中，，单层石墨烯会吸附在硅片上，从而成功地制备出单层的石墨烯。

优点：该方法简单易行，不需要苛刻的实验条件，得到的石墨烯晶体结构较好，缺陷少，质量高。

缺点：是石墨烯的生产效率极低，仅限于实验室的基础研究。

2. 外延生长法

以单晶6H-SiC 为原料，利用氢气刻蚀处理后，再在高真空下通过电子轰击加热，除去氧化物；热分解去除其中的Si，在单晶(0001)面上分解出石墨烯。

优点：该方法制备的石墨烯电导率较高，适用于对电性能要求较高的电子器件。

缺点：会产生难以控制的缺陷以及多晶畴结构，大面积制备困难。此外，制备条件苛刻、成本高。

3. 石墨插层法

以天然鳞片石墨为原料，用碱金属元素为插层剂，通过插层剂与石墨混合反应得到石墨层间化合物。将一个电子输入石墨晶格中，使得石墨晶体容易发生剥离分开。最后通过超声和离心处理得到石墨烯片。

优点：制备方法相对简单，制备速度快，效率高

缺点：难以得到单层，且加入的插层物质会破坏石墨烯的sp2 杂化结构，使得石墨烯的物理和化学性能受到影响。

4. 溶液剥离法

溶剂剥离法是将石墨分散于溶剂中，利用超声或高速剪切等作用将溶剂插入石墨层间，进行层层剥离，制备出石墨烯。

优点：能得到优质石墨烯。

缺点：是产率很低，不适合大规模生产和商业应用。

5. 化学气相沉积法（CVD）

石墨在较高温度条件下呈气态发生化学反应，退火生成石墨烯沉积在金属基体表面。

优点：能够高质量大规模生成石墨烯。

缺点：不适合制备大规模石墨烯宏观粉体。此外，通过化学腐蚀分离石墨烯与基底金属，需要消耗大量的酸，会对环境产生巨大的污染，成本高。

6. 氧化还原法

首先利用强氧化剂处理石墨，形成亲水性的含氧基团，；然后利用超声方法剥离氧化石墨，，使石墨氧化物片迅速剥离得到单层的氧化石墨烯；最后，在高温或者在还原性溶液中对氧化石墨烯进行还原反应，还原除去氧化石墨烯表面的含氧基团，恢复二维结构石墨烯。

优点：氧化还原法可以大量、高效地制备出高质量的石墨烯，过程相对简单。

⑽ 石墨烯材料为什么难分散，有什么好的方法

（1）原材料：实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。

（2）应用领域：

• 在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。在此基础上可以研制出薄、轻、拉伸性好和超强韧新型材料，用于制造汽车、飞机和卫星。

• 随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。

• 消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目，成为未来移动设备显示屏的发展趋势。

• 另一方面，新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。

• 由于高导电性、高强度、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。

1、电子运输：

在发现石墨烯以前，大多数（如果不是所有的话）物理学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以，它的发现立即震撼了凝聚态物理界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是单层石墨烯在实验中被制备出来。这些可能归结于石墨烯在纳米级别上的微观扭曲。

2、导电性：

石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。

3、导热性：

石墨烯具有极高导热系数， 近年来被提倡用于散热等方面， 在散热片中嵌入石墨烯或数层石墨烯可使得其局部热点温度大幅下降。美国加州大学一项研究显示 ， 石墨烯的导热性能优于碳纳米管。中国科学院山西煤炭化学研究所高导热石墨烯/炭纤维柔性复合薄膜，其厚度在10~200 μm之间可控，室温面向热导率高达977 W/m•K，拉伸强度超过15 MPa。

普通碳纳米管的导热系数可达3000W/mK以上， 各种金属中导热系数相对较高的有银、铜、金、铝， 而单层石墨烯的导热系数可达5300W/mK， 甚至有研究表明其导热系数高达6600W/mK。

优异的导热性能使得石墨烯有望作为未来超大规模纳米集成电路的散热材料 。与纯石墨烯相比， 还原剥离氧化石墨得到热导率相对较低(0.14 ～ 2.87 W/mK)的石墨烯(RGOx)。其导热系数与氧化石墨被氧化程度密切相关， 原因是RGOx薄片即使经过热还原处理后仍然具有氧化性。导热率可能与其中残余的化学官能团、破坏的碳六元环等缺陷有关化学结构被氧化导致晶格缺陷的产生， 阻止了热传导作用。

4、机械特性

石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程中，他们选取了一些直径在10—20微米的石墨烯微粒作为研究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被钻有小孔的晶体薄板上，这些孔的直径在1—1.5微米之间。之后，他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力，以测试它们的承受能力。

5、化学性质：

我们至今关于石墨烯化学知道的是：类似石墨表面，石墨烯可以吸附和脱附各种原子和分子。从表面化学的角度来看，石墨烯的性质类似于石墨，可利用石墨来推测石墨烯的性质。石墨烯化学可能有许多潜在的应用，然而要石墨烯的化学性质得到广泛关注有一个不得不克服的障碍，缺乏适用于传统化学方法的样品。