1.2.3 化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种可控,而且有效的制备石墨烯成品的方法,无需颗粒催化剂,即可用此法制备石墨烯,将平面衬底放在高温下,会产生分解的先制体气体之中,经过高温下退火,使碳原子沉积在衬底的表层上,形成石墨烯,再用化学分离的方法除去衬底。这样,即可得单独的石墨烯片。不同的衬底类型、成长温度、先制体流量等变化的数据,会引起石墨烯的成长速度、方式的不同,用这种方法能够成功制得单层或多层石墨烯,其面积可达到纸片大小,最大的优点就是可制备的石墨烯片面积较大[8]。
1.2.4 电化学方法
通过电化学方法,氧化石墨棒也可以制备石墨烯[9]。将两个质地优良的石墨棒,共向进入离子溶液中,在10-20 V的电压下,阳极石墨棒经过30 min,被腐蚀,正离子在阴极发生还原,生成游离基团,与跟石墨烯片里的π电子结合,生成特殊化的离子液体--石墨烯片,然后用无水C2H5OH洗涤,得到的深棕色沉淀,在60℃下,经过2 h干燥,就可得到完整石墨烯。这种方法简单,无需大量仪器试剂便能实现,缺点是制取的薄膜厚度较厚,电子转移率较低,检测不灵敏。
1.2.5 电弧法
石墨烯还可以通过电化学方法的制备,在文持高电流、特殊电压、H2气氛下,当两个石墨电极靠近,到一定程度时,会产生弧形闪电,在阴极附近可收集到碳纳米管,和多种不同的电极材料,而在反应釜的腔部区域,可得到所需产物。这极大概率是由于H2的存在,减少了碳纳米管或其它环形形态的碳形成。科学家通过电化学方法的过程,制备了3-5单原子层厚的石墨烯。
1.2.6 外延生长法
这种方法,一般都是通过不断加热751氢-碳化硅的独立单体表层,将表层的硅原子从物质上脱出,从而制备出石墨烯。一般先对751氢-碳化硅的独立单体表层,进行H2腐蚀或加氧去氢的预处理,在反应温度达到1000℃,并且抽成为真空的状态下,除去表层氧化物,通过电化学能谱,确认所得物质已经完全去除后,将样品再加热到1300—1400℃,并在恒温下放置15-25 min,这一步骤的温度,是决定所得到的生成物厚度的主要原因,用这种方法,能够制备出2-3层碳原子层厚度的石墨烯,不过,碳化硅晶体表层形状较为复杂的原因,加之实验条件苛刻,得到的产品表面不规则且容易破裂。科学家利用该方法,分别制备出了不同性质结构的产物,并且对其进行了优化。与通过物理分离法得到的石墨烯相比,使用这种方法制备的石墨烯,有较高的电流转移速度等一系列特性,但是,没有办法观测到物质的Hall效应。
1.3 石墨烯的功能化
大量的有氧结构,存在于氧化石墨烯的表层,这些带负电荷的基团使表层也带有缺点,电排斥力的存在可以使电子稳定地在水中分散。发生还原反应后,由于是整体进行的还原反应,石墨烯呈完整趋势,其表层化学活性很差,和其它介质,没有多少互相的影响,而且石墨烯片间的范德瓦尔斯力较强,容易聚集在一起,使它在常见有机试剂或水中难以分散,这给石墨烯进一步的研究,和大规模生产带来了较大的难题,所以对石墨烯进行改良,提高其导电能力和分离能力十分重要。导电能力就是通过共轭、非共轭,或者复合等一系列方法,使石墨烯的某些表层性质,发生一些改变,使其更容易研究并投入应生产。由于石墨烯含有如-COOH、-CO等部分有氧结构,因此碳纳米管的表层导电化方法[10-12],一般来说,也适用于石墨烯的功能化。
1.4 石墨烯在化学中的应用
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