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人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能。在石墨烯中，电子能够高效地迁移，而对于传统的半导体和导体，电子迁移过程中由于电子和原子的碰撞，半导体和导体以热的形式释放了一些能量。例如，目前一般的电脑芯片浪费了约72%-81%的电能。而石墨烯则不同，其电子能量不会被损耗，从而表现出非同寻常的优良特性。
图 1. 石墨烯结构模型图
1.3 石墨烯的制备方法
石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料研究工作者的极大兴趣，目前报道的石墨烯材料的制备方法有：机械剥离法、化学氧化-还原法、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等[2]。
1、 化学气相沉积法
化学气相沉积法是目前应用最广泛的一种大批量制备半导体薄膜材料的方法，是最近发展起来的制备无机材料的新技术。目前该方法已成功的应用于工业化大规模制备多壁碳纳米管, 生产工艺已经十分成熟。
Kim[3]等首先在SiO2 /Si基底上沉积一层100-500 nm厚的金属镍薄层，然后在1000 ℃ 及高真空下，以甲烷、氢气及氩气混合气为反应气，在较短的时间内制备了石墨烯。Wei等[4]采用甲烷和氨气为原料，直接合成了氮掺杂的石墨烯。在制备的氮掺杂石墨烯中氮原子有石墨型、吡咯型及吡啶型三种掺杂方式。此法是大规模制备、高质量石墨烯的制备方法之一。但由于目前方法还不是很完善, 有望在不久的未来可以应用于实际生产。
2. 微机械剥离法
2004年，Geim[1]等首次用微机械剥离法成功地制备并观测到单层石墨烯。他们先用光刻胶将高度定向热解石墨转移到玻璃衬底上，然后用透明胶带进行反复粘贴将高定向热解石墨剥离出来，随后将粘有石墨烯片的玻璃衬底放入丙酮溶液中超声振荡。再将单晶硅片放入丙酮溶剂中，单层石墨烯片会由于范德华力或毛细管作用吸附在单晶硅片上。成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌。
3、氧化还原法
氧化还原法是制备石墨烯的最常用方法，其生产成本低、操作简便，易于批量制备，所以也是目前研究较多的制备方法之一。该法以石墨粉为原料, 经过浓硫酸和高锰酸钾等强氧化剂的氧化，在石墨的层间引入了羟基、羰基、环氧基及羧基等含氧基团，从而增加了石墨的层间距，进一步处理就得到了石墨氧化物。然后将氧化石墨超声分散，剥离制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨)分散液，再加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团得到石墨烯（如图2所示）[5,6]。 来!自~751论-文|网www.751com.cn
在在研究人员不断的探索下，发现了以水合肼为还原剂分别成功制得了氨水及聚电解质聚二甲基二烯丙基氯化铵稳定的石墨烯水分散液。但是由于水合肼有毒，从而导致了石墨烯产品的污染。为了改善这一方法，人们又发现以抗坏血酸, 还原性糖，牛血清白蛋白为还原剂，在相对温和的条件下同样可以制备石墨烯水分散液。该法不仅环境友好，而且操作方便，有很好的发展前景。
氧化还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷，例如，五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷，这些将导致石墨烯部分电学性能的损失，从而使石墨烯的应用受到限制。
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