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1、第1期-47-石墨烯的制備方法及展望劉永欣，曹鵬，郭翠霞，成慧明，嚴(yán)薇，李發(fā)喜（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心，北京100190）[摘要]介紹了石墨烯研發(fā)的歷史、石墨烯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及特點，歸納了現(xiàn)有的物理和化學(xué)合成方法，并對其今后的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行了展望。[關(guān)鍵詞]石墨烯；性質(zhì)；制備方法；應(yīng)用自從2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理和天料家族，如圖1所示，石墨烯能夠翹曲形成零維的文學(xué)系的Geim和Novoselov首次制備出穩(wěn)定的石富勒烯，卷曲形成一維的碳納米管以及堆疊形成墨烯后，石墨烯便以其優(yōu)異的性能和獨特的二維
2、三維的石墨[3]。結(jié)構(gòu)成為材料領(lǐng)域的研究熱點。我國是目前石墨烯研究和應(yīng)用開發(fā)最為活躍的國家之一。數(shù)據(jù)顯示，在所有國家中，我國申請的石墨烯專利數(shù)量最多，已超過2200項，占全世界的1/3。2013年工信部發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中，著重強調(diào)的前沿新材料中就包含石墨烯。在國際上，2014年，石墨烯的“誕生地”英國，在曼徹斯特大學(xué)成立石墨烯工程創(chuàng)新中心，意在加速石墨烯的應(yīng)用研究和開發(fā)，維持英國在石墨烯及其他二維材料方面的世界領(lǐng)先地位。不僅如此，英國還涌現(xiàn)出眾多致力于石墨烯生產(chǎn)和應(yīng)用的公司，如英國著名的體育用品
3、公司海德公司就推出了添加石墨烯的網(wǎng)球拍，諾瓦克?德約科維奇等眾多網(wǎng)球明星都在使用這款球拍。美國在2014年，國家自然科學(xué)基金及美國空軍科研辦公室分別投入1800萬美元和1000萬美元展開對石墨烯及[1-2]相關(guān)的二維材料的基礎(chǔ)研究。本文在對專利和期刊文獻(xiàn)進(jìn)行檢索和閱讀的圖1單層石墨烯及其派生物示意圖基礎(chǔ)上，對石墨烯的性質(zhì)、制備方法以及在電池1.2石墨烯的物理性質(zhì)及電學(xué)性能領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行討論分析和總結(jié)歸納，并做出展望。石墨烯具有特殊的單原子層結(jié)構(gòu)和新奇的物理性質(zhì)，不僅具有優(yōu)異的電學(xué)性能，還具有1石墨烯的結(jié)構(gòu)及性能以下特
4、性：超高的強度，高達(dá)130GPa，是鋼的1.1石墨烯的結(jié)構(gòu)100多倍；突出的導(dǎo)熱性能，熱導(dǎo)率高達(dá)5000J/石墨烯又稱單層石墨或二維石墨，其理想結(jié)(m?K?s)，是金剛石的3倍多；其載流子遷移率達(dá)42構(gòu)是被剝離的單原子層石墨，它的基本結(jié)構(gòu)是sp21.5×10cm/(V?s)，是銻化銦材料的2倍，是商用雜化碳原子形成的類六元環(huán)苯單元，其理論厚度僅為0.35nm，是目前所發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料。作者簡介：劉永欣（1981—），男，北京人，碩士研究生，助理作為石墨材料的基本單元，它極大地豐富了碳材研究員。國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局
5、專利審查協(xié)作北京中心專利審查員。石油和化工設(shè)備-48-技術(shù)交流2017年第20卷硅片的10倍，在特定條件下，其載流子遷移率甚究了微波功率對石墨片形貌的影響。研究結(jié)果表52至可高達(dá)2.5×10cm/(V?s)；比表面積理論計算值明：微波功率越大，石墨片越小，但密度更大。2高達(dá)2630m/g；此外，石墨烯還具有完美的量子隧此種方法制備的石墨片含有較多的Ni元素。最近道效應(yīng)、室溫鐵磁性、永不消失的電導(dǎo)率等一系韓國成均館大學(xué)研究人員在硅襯底上添加一層厚[4]列性質(zhì)，因而備受關(guān)注。度<300nm的鎳然后在甲烷、氫氣與氬氣混合氣
6、流中加熱至1000℃，再將其快速冷卻至室溫，即能2石墨烯的制備方法在鎳層上沉積出6~10層石墨烯，通過此法制備的2.1物理方法石墨烯電導(dǎo)率高、透明性好、電子遷移率高，而物理方法的優(yōu)點是原料便宜易得，一般多采且經(jīng)圖案化后的石墨烯膜可轉(zhuǎn)移到不同的柔性襯用石墨或膨脹石墨，制備得到的石墨烯平面結(jié)構(gòu)底，可用于制備大面積的電子器件（如電極、顯較大、純度較高、缺陷較少；但是產(chǎn)率低，且通示器等），為石墨烯的商業(yè)化應(yīng)用提供了一條有常需要時間較長，很難形成大規(guī)模生產(chǎn)；物理方效的途徑。CVD法可滿足規(guī)模化制備高質(zhì)量、大法主要包括微機械剝離
7、法以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展而面積石墨烯的要求，但現(xiàn)階段較高的成本、復(fù)雜來的液相或氣相直接剝離法。前者是最早用于制的工藝以及精確的控制加工條件制約了CVD法制備石墨烯的方法，也是英國曼徹斯特大學(xué)物理和備石墨烯的發(fā)展，因此該法仍有待進(jìn)一步研究。天文學(xué)系Geim等采用的方法，其原理是在高取晶體外延生長法，又稱為SiC高溫退火法，一向熱解石墨表面刻蝕，然后將其壓制到玻璃襯底般是通過加熱6H-SiC單晶，脫附Si原子制備出石[5]上，經(jīng)烘焙、反復(fù)粘撕，從而得到單層石墨烯；墨烯。制得的石墨烯片層厚度主要由加熱溫度所后者是直接把石墨或膨
8、脹石墨加在某種有機溶劑決定，這種方法雖然能夠制備出1-2碳原子層厚的或水中，借助超聲波、加熱或氣流的作用制備一石墨烯，但是由于不易從襯底上分離出來，難以定濃度的單層或多層石墨烯溶液。其中Coleman成為大量制造石墨烯的方法。研究小組在水/十二烷基苯磺酸鈉中超聲處理石墨氧化-還原法（含氧化-修飾-還原法）是目前30min，制備得到了具有較高的導(dǎo)
