石墨烯的研究发展
石墨烯的研究和发展趋势
石墨烯的研究和发展趋势石墨烯被誉为“二十一世纪最重要的材料之一”，其具有高强度、高导电性、高热导性、良好的透明性、柔韧性及耐腐蚀性等多种优良性能，吸引着科学家和工程师的极大关注。
本文将从石墨烯的基本结构和性质、石墨烯的研究历程、产业化进展以及未来的发展趋势等方面阐述石墨烯的研究和发展趋势。
一、石墨烯的基本结构和性质石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体结构，具有独特的二维结构。
以图1为例，石墨烯由一个或多个六元环组成，碳原子通过共价键相连，形成六角形的晶格结构。
其中，每个碳原子有三个共价键和一个未饱和的π键，形成一个sp2杂化轨道。
从宏观上看，石墨烯的厚度仅为0.33纳米，但其面积却可以达到平方米级别。
石墨烯因其独特的结构，具有多种优异的物理、化学和电学性质，是一种具有极高应用价值的新型材料。
石墨烯的性质之一是高导电性。
由于其电荷载流子是电子，且具有极高的电子迁移速率，所以石墨烯的电导率要高于铜。
石墨烯的热传导率也非常高，比铜高达10倍以上。
此外，石墨烯具有良好的透明度和柔韧性，对紫外线和红外线也有很好的吸收和反射能力，因此被广泛应用于透明电子器件和导电柔性器件。
二、石墨烯的研究历程石墨烯的发现可以追溯到1947年，当时瑞士化学家Hanns-Peter Boehm发现石墨烯在电子显微镜下具有“聚集”现象。
但直到2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆（Andre Geim）和孔德·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）两位研究员通过一种新颖的机械剥离法成功分离出石墨烯，同时发现了石墨烯的导电性和稳定性。
他们的发现为石墨烯的研究开启了新的篇章。
自此以后，石墨烯的研究发展取得了突飞猛进的进展。
石墨烯团队开创了预测、制备和研究石墨烯的学科领域，石墨烯的研究成果也获得了多种国际奖项的荣誉。
石墨烯成为自第二次世界大战以来引起全球科学家共同关注的新型材料。
三、石墨烯的产业化进展我们刚刚谈到石墨烯在研究上的重要性，而在工业化方面，石墨烯也有广泛的应用前景。
石墨烯发展历程
石墨烯发展历程石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构，具有极高的导电性、导热性和机械强度，被誉为“未来材料之王”。
石墨烯的发现和研究历程可以追溯到20世纪60年代，但直到2004年才被成功分离出来，随后引起了全球科学界的广泛关注和研究。
石墨烯的发现石墨烯的发现可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们通过电子显微镜观察到了一种由碳原子构成的薄膜结构，但由于当时技术条件的限制，无法对其进行深入的研究和应用。
直到2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地将石墨烯从石墨中分离出来，并发现了其独特的物理和化学性质，这一发现被誉为“二十一世纪最重要的科学发现之一”。
石墨烯的研究自石墨烯被发现以来，全球科学界对其进行了广泛的研究和探索。
研究表明，石墨烯具有极高的导电性、导热性和机械强度，可以应用于电子器件、传感器、储能材料等领域。
此外，石墨烯还具有良好的光学性质和化学稳定性，可以应用于光电器件、催化剂等领域。
石墨烯的应用随着石墨烯的研究不断深入，其应用领域也在不断扩展。
目前，石墨烯已经应用于电子器件、传感器、储能材料、光电器件、催化剂等领域。
其中，石墨烯在电子器件领域的应用最为广泛，可以用于制造高性能的晶体管、集成电路等器件。
此外，石墨烯还可以用于制造柔性电子器件，具有广阔的应用前景。
石墨烯的未来石墨烯作为一种具有广泛应用前景的新型材料，其未来发展前景十分广阔。
随着石墨烯的研究不断深入，其应用领域也将不断扩展。
未来，石墨烯有望应用于更多的领域，如生物医学、环境保护等领域。
此外，石墨烯的制备技术也将不断改进和完善，使其在工业化生产中得到更广泛的应用。
总结石墨烯的发现和研究历程可以追溯到20世纪60年代，但直到2004年才被成功分离出来。
自此以后，全球科学界对石墨烯进行了广泛的研究和探索，发现了其独特的物理和化学性质，并将其应用于电子器件、传感器、储能材料、光电器件、催化剂等领域。
石墨烯的发展历程
石墨烯的发展历程
石墨烯是一种由碳构成的单层平面结构材料，具有杰出的物理和化学特性，成为材料科学领域的焦点研究对象。
其发展历程可以追溯到20世纪30年代，但在那个时候由于科技条件的限制，对石墨烯的认识还十分有限。
直到2004年，石墨烯的真正探索才开始。
当时，两位英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在实验室中通过用胶带撕离石墨结晶体，成功地制备了单层厚度的石墨烯。
他们发现，这种新型材料具有出色的导电性和强韧性，引起了学术界的广泛关注。
2005年，中国科学院的一组科学家也成功制备了石墨烯，他们使用了一种新的方法，将石墨氧化后通过化学还原的方式制备出石墨烯材料。
这种方法相对简单且可大规模生产，为石墨烯的研究和应用提供了更多可能性。
在接下来的几年里，石墨烯的研究迅速发展。
科学家们对其特性进行了深入研究，发现石墨烯具有极高的电子迁移率、热导率和机械强度。
这使得石墨烯有望应用于电子器件、传感器、能源存储等领域。
随着石墨烯的潜力逐渐被认识到，研究热潮越来越高涨。
2007年，两位英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因为他们在石墨烯研究方面的突破性工作而获得诺贝尔物理学奖，这进一步推动了石墨烯研究的发展。
如今，石墨烯的应用领域已经相当广泛。
除了科学研究领域外，石墨烯还已应用于可穿戴设备、柔性电子器件、环境监测等领域。
科学家们仍在不断研究、探索石墨烯的新特性和新应用，相信它将在未来的科技领域中发挥重要作用。
石墨烯制备方法的研究进展
石墨烯制备方法的研究进展一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子构成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，就因其独特的物理、化学和电子特性引起了全球范围内的广泛关注。
由于其出色的导电性、超高的热导率、优异的力学性能和潜在的大规模应用前景，石墨烯在众多领域如能源、电子、生物医学等都有着广泛的应用潜力。
然而，石墨烯的制备技术仍然是制约其大规模应用的关键因素之一。
因此，研究和开发高效、稳定、可规模化的石墨烯制备方法成为了当前科学研究的重要课题。
本文旨在全面综述石墨烯制备方法的研究进展，通过对各种制备方法的原理、特点、优缺点以及最新研究成果的详细分析和讨论，为石墨烯的大规模制备和应用提供理论支持和技术指导。
文章将首先介绍石墨烯的基本结构和性质，然后重点介绍目前主要的石墨烯制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、碳化硅外延法等，并对各种方法的最新研究进展进行评述。
文章还将探讨石墨烯制备技术的发展趋势和未来研究方向，以期为石墨烯的进一步研究和应用提供有益的参考。
二、石墨烯制备方法概述石墨烯的制备方法众多，每一种方法都有其独特的优点和适用场景。
目前，主要的制备方法可以大致分为物理法和化学法两大类。
物理法主要包括机械剥离法、SiC外延生长法和取向附生法等。
机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法，其原理是通过使用胶带对石墨进行层层剥离，得到单层或多层的石墨烯。
这种方法制备的石墨烯质量较高，但产率极低，难以实现大规模生产。
SiC外延生长法是在高温和超真空环境下，通过加热SiC单晶使其表面分解出碳原子，进而在单晶表面生长出石墨烯。
这种方法制备的石墨烯面积大，质量好，但设备成本高昂，且制备过程复杂。
取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在1150℃下渗入钌，然后冷却，使碳原子以单层形式从钌表面析出，形成悬浮的单层石墨烯。
这种方法制备的石墨烯层数可控，但同样面临制备成本较高的问题。
石墨烯与生物医学应用的研究进展
石墨烯与生物医学应用的研究进展石墨烯是近年来备受关注的一种新型材料，它由一层厚度非常薄的碳原子构成，因为其惊人的物理和化学性质，它被认为是一种革命性的材料。
石墨烯具有高强度、高导电性、高热导性、超薄和透明等特性，已被广泛研究和应用于许多领域，包括生物医学领域。
本文将阐述石墨烯在生物医学应用领域的研究进展和应用前景。
一、石墨烯在生物医学中的应用石墨烯在生物医学中的应用主要有两个方面：诊断和治疗。
1. 诊断应用石墨烯可以作为一种高灵敏度的检测器，可以用于诊断和监测疾病。
例如，在血液中检测癌症标志物等生物分子，这对于早期癌症的筛查和监测是非常重要的。
另外，石墨烯还可以用于制备纳米传感器，这是一种使用纳米级别的材料来检测和传递信号的设备。
石墨烯纳米传感器可以用于检测细菌、病毒和其他生物分子的存在，从而起到诊断作用。
2. 治疗应用石墨烯也可以用于生物医学领域的治疗。
目前，石墨烯在癌症、心脑血管疾病和神经退行性疾病等方面的治疗应用正受到越来越多的关注。
例如，在癌症治疗方面，石墨烯可以作为一种载体来输送化疗药物或放射性同位素到肿瘤部位，从而实现精准治疗。
此外，石墨烯还可以被用来研究癌症的生物学机制，为癌症治疗提供更多的思路。
在心脑血管疾病的治疗方面，石墨烯也有着广泛的应用前景。
石墨烯可以用来制备可移植的血管支架和人工心脏瓣膜等器械。
在神经退行性疾病的治疗方面，石墨烯也有着显著的效果。
石墨烯可以促进神经细胞的再生和修复，同时减轻疼痛和炎症反应，对于治疗阿尔茨海默症、帕金森氏病等疾病有很大的帮助。
二、石墨烯的特性在生物医学领域中的应用石墨烯在生物医学领域的应用得到了广泛的认可，这主要是由于其独特的物理和化学特性。
1. 高度可调和可控石墨烯可以通过化学修饰或结构设计来调节其形状和功能。
这种可控性使得石墨烯在生物医学领域中的应用得到了很大的发展。
例如，石墨烯衍生物可以通过化学修饰，在不影响其结构完整性的前提下，改变其亲水性和亲油性，从而广泛用于生物医学方面的应用。
石墨烯作为催化剂的研究
石墨烯作为催化剂的研究石墨烯是一种具有独特性质和广泛应用前景的材料，其在催化剂领域中也受到了越来越多的关注。
本文旨在探讨石墨烯作为催化剂的研究进展。
一、石墨烯的催化剂应用石墨烯具有高比表面积、优异的导电性、化学稳定性和热稳定性等特点，使其成为理想的催化剂载体。
同时，石墨烯的π电子结构也为其赋予了一定的催化活性和选择性，这使得石墨烯催化剂在环境保护、能源转化、有机合成等领域具有很大的应用潜力。
以环境保护领域为例，石墨烯催化剂可以用于水处理、空气净化、废气处理等方面。
石墨烯的高比表面积使其可以吸附和活化污染物，其优异的导电性和选择性使其可以用于电化学催化转化。
此外，石墨烯还可以用于固体废物的资源化利用，例如将二氧化碳转化为有用的化学品，实现“废为宝”的循环利用。
二、石墨烯催化剂的制备方法传统的催化剂制备方法主要是物理和化学方法，如沉淀法、共沉淀法、还原法、溶胶-凝胶法等。
然而，这些方法存在制备难度大、成本高等问题。
而石墨烯作为催化剂载体的制备方法也在不断创新和完善中。
在成品石墨烯的制备方面，化学气相沉积(CVD)和化学还原法是目前应用较为广泛的方法。
而对于制备石墨烯催化剂，较常用的方法包括溶液还原法、热化学还原法、等离子体还原法等。
三、石墨烯催化剂的应用研究1. 氧还原反应(ORR)氧还原反应是石墨烯催化领域的重要应用之一。
传统的催化剂如铂、钯等在氧还原反应中具有很高的催化活性和选择性，但价格昂贵，而石墨烯催化剂则可以替代这些昂贵的催化剂。
石墨烯催化剂的氧还原反应机理主要是电化学过程和非电化学过程两种。
电化学过程以石墨烯材料本身作为催化剂，而非电化学过程则是利用石墨烯载体作为基底，通过调控表面活性位点等方式实现催化反应的进行。
2. 二氧化碳还原反应(CO2RR)二氧化碳还原反应是一种环保型的反应，可以将二氧化碳转化为有用的化学品。
然而，这种反应具有较高的能峰和较弱的结合能，传统催化剂如铜、钴等催化活性较低，而石墨烯催化剂则以其优异的导电性、热稳定性和电子传输能力等优点具有很大的应用潜力。
石墨烯的研究历史
石墨烯的研究历史石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，具有出色的物理和化学性质，因此引起了广泛的关注和研究。
本文将介绍石墨烯的研究历史。
石墨烯的发现石墨烯最早是由安德烈·赫姆(A.K. Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(K.S. Novoselov)在2004年发现的。
他们使用的方法是利用普通的黏着带，将一些石墨片剥离成非常薄的层，最终得到了一片厚度仅为一个原子的石墨烯。
这项发现因为其高度的新颖性和创新性而获得了2010年的诺贝尔物理学奖。
石墨烯的早期研究石墨烯的发现以后，引起了极大的科学兴趣。
科学家们开始探究这种新型材料的特殊性质和实际应用。
最初，人们主要研究了其电子性质和力学性质。
在2005年，科学家就发现了石墨烯的电导率比银还高，并且在极低的温度下（约为4.2K），其电子运动方式也非常特殊。
此外，人们还发现，尽管石墨烯只有单层，但其刚度比钢还高，同时又具有弹性，展现出了无与伦比的物理特性。
石墨烯的应用研究在石墨烯的研究过程中，科学家们还开始考虑其实际应用。
石墨烯的高导电性能和更广泛的带隙，使其成为新一代电子器件（例如晶体管）的一个有很大潜力的替代品。
石墨烯的力学性质也使其成为用于航空和航天应用的强度材料。
此外，石墨烯的化学稳定性和高比表面积使其成为高效的电池、传感器和催化剂的备选材料。
石墨烯的世界研究热潮自石墨烯发现以来，世界各地的研究人员都投入了大量精力，对石墨烯进行了广泛的研究。
可以说，石墨烯研究的确是一个世界性的热潮。
科学家们不仅在探求石墨烯的性质和应用方面取得了许多重要的成果，还提出了许多新的想法和建议，为后来的石墨烯研究带来了深远的影响。
石墨烯的未来前景石墨烯的研究历史虽然还很短，但是石墨烯已经成为了一个重要的而又有很大前景的研究领域。
未来，科学家们将继续在石墨烯的性质和应用方面进行深入的研究，希望能够更好地利用石墨烯的出色特性，为我们的物质生活和科学研究带来更多的可能性。
石墨烯技术的应用及前景展望
石墨烯技术的应用及前景展望一、石墨烯简介石墨烯是一种单层厚度为纳米级的碳材料，具有极高的导电性、热导率、机械强度和超轻质量等优异性能。
其结构由一层层的强共价键连接而成的六角形碳原子组成，具有较强的化学稳定性和生物相容性。
自2004年石墨烯首次被制备出来以来，其受到了广泛的研究和关注，由此产生了许多的石墨烯应用技术。
二、石墨烯技术的应用领域1. 电子行业石墨烯作为半导体材料，能够极大地提高电子器件的性能和加工效率。
石墨烯晶体管、石墨烯场效应晶体管、石墨烯超快速电路等将成为未来电子技术的核心组成部分。
2. 光电行业石墨烯具有优异的光电性能，能够制备出高效率的光伏电池、高性能的光电传感器、高亮度、高稳定性的LED灯等，在光电行业具有广阔的应用前景。
3. 材料行业石墨烯具有很高的强度、硬度和韧性，可以被制备成各种复合材料，被广泛应用于建筑、汽车工业等领域。
4. 生物医学石墨烯具有极好的生物相容性和生物稳定性，可以用于生物医学材料的制备和医疗器械的研发。
石墨烯的超薄结构和强烈的光电响应性质可以用于制造生物传感器和绿色荧光剂，并在生物光子学中提供全新的解决方案。
三、石墨烯技术的前景石墨烯技术的广泛应用，将深刻地影响人类现代科技的发展方向。
由于石墨烯具有非常高效的导电性和热导率，可以用于新型节能材料、新型锂电池、高效率的热电材料等。
除此之外，石墨烯还可以被制备成高效的催化剂和光催化剂，能够用于环保、化学工业等众多领域。
石墨烯技术将帮助解决许多现代科技所面临的挑战，具有巨大的市场潜力和发展前景。
与此同时，围绕着石墨烯技术的研究也在不断地推进。
人们正在努力探索其应用范围，开发新的石墨烯制备方法和技术。
石墨烯的可控性、可扩展性以及生产成本的降低也成为了研究重点，这将更有利于石墨烯技术的推广和工业化应用。
总之，石墨烯技术将会在未来的科技发展道路中发挥越来越重要的作用。
石墨烯具有不同于其他材料的独特优异性能，其应用领域将逐渐拓展，未来还将会有更多的惊人应用被发掘出来。
2024年石墨烯报告研究
2024年石墨烯报告研究•石墨烯概述与基本特性•2024年石墨烯市场现状及趋势分析•石墨烯在能源领域应用研究进展•石墨烯在生物医学中应用前景探讨目•石墨烯在复合材料中增强作用研究•挑战、机遇与政策建议录石墨烯概述与基本特01性石墨烯定义及结构石墨烯定义石墨烯是一种由单层碳原子以sp2杂化方式形成的二维材料，具有蜂窝状晶格结构。
结构特点石墨烯的每个碳原子通过σ键与相邻的三个碳原子连接，形成稳定的六边形结构；剩余的π电子形成离域大π键，赋予石墨烯优异的电学和热学性能。
电学性能石墨烯具有零带隙半导体特性，载流子迁移率高，电导率高。
热学性能石墨烯具有极高的热导率，优于大多数已知材料。
力学性能石墨烯的强度极高，是已知材料中强度最高的之一。
化学稳定性石墨烯具有较高的化学稳定性，但在特定条件下可发生化学反应。
基本物理和化学特性利用胶带反复剥离石墨片层，得到单层或多层石墨烯。
机械剥离法在高温下，利用含碳气体在金属基底上分解生成石墨烯。
化学气相沉积法（CVD ）通过化学方法将石墨氧化成氧化石墨，再还原成石墨烯。
氧化还原法利用溶剂与石墨之间的相互作用力，将石墨剥离成单层或多层石墨烯。
液相剥离法制备方法简介石墨烯可用于制造高速、高灵敏度的电子器件，如晶体管、传感器等。
电子器件能源存储与转换复合材料生物医学石墨烯可用于制造高性能的电池、超级电容器等能源存储器件，以及燃料电池等能源转换器件。
石墨烯可与其他材料复合，提高复合材料的力学、电学、热学等性能。
石墨烯可用于生物医学领域，如生物成像、药物输送、组织工程等。
应用领域概览2024年石墨烯市场02现状及趋势分析全球市场规模与增长趋势市场规模根据研究数据，2024年全球石墨烯市场规模已达到数十亿美元，并且呈现出快速增长的态势。
增长趋势随着石墨烯制备技术的不断成熟和应用的不断拓展，预计未来几年全球石墨烯市场将继续保持高速增长，年复合增长率有望达到20%以上。
中国作为全球最大的石墨烯生产国，中国在石墨烯领域的研究、开发和产业化方面取得了显著进展，已形成了完整的产业链和庞大的市场规模。
石墨烯研究总结报告(一)
石墨烯研究总结报告（一）引言概述:石墨烯作为一种新型二维材料，具有出色的电子、光学和力学性能，引起了广泛的研究兴趣。
本文通过梳理相关文献，对石墨烯的研究进展进行总结，以期为石墨烯的应用开发和进一步研究提供参考。
正文：一、石墨烯的制备方法1. 机械剥离法2. 化学气相沉积法3. 液相剥离法4. 氧化石墨烯还原法5. 其他新型制备方法的研究进展二、石墨烯的物理性质研究1. 石墨烯的带电输运性质2. 石墨烯的光学特性3. 石墨烯的力学性能4. 石墨烯的热导率研究5. 石墨烯的磁性研究三、石墨烯的化学功能化1. 石墨烯的表面修饰\ta. 按照种类分类\tb. 按照表面修饰方法分类2. 石墨烯复合材料的研究进展\ta. 石墨烯在聚合物复合材料中的应用 \tb. 石墨烯在金属基复合材料中的应用 \tc. 石墨烯在陶瓷基复合材料中的应用四、石墨烯的生物应用研究1. 石墨烯在生物传感器中的应用\ta. 生物传感器制备方法研究\tb. 石墨烯在DNA传感器中的应用\tc. 石墨烯在蛋白质传感器中的应用2. 石墨烯在药物传输和治疗中的应用\ta. 载药石墨烯的制备方法\tb. 石墨烯在癌症治疗中的应用\tc. 石墨烯在抗菌治疗中的应用五、石墨烯的应用前景展望1. 石墨烯在电子器件中的应用前景2. 石墨烯在能源领域中的应用前景3. 石墨烯在环境保护中的应用前景4. 石墨烯在医疗领域中的应用前景5. 石墨烯在材料领域中的应用前景总结：通过对石墨烯的制备方法、物理性质研究、化学功能化以及生物应用研究的详细梳理，我们可以看出石墨烯具有广泛的应用潜力。
虽然石墨烯的应用仍面临一些挑战，但可以预见，随着研究的深入和技术的进步，石墨烯将在各个领域发挥重要作用，并成为未来材料研究的热点之一。
石墨烯研究报告
石墨烯研究报告石墨烯是一种由碳原子薄层构成的材料，具有许多独特的物理和化学性质，使其在电子学、电磁学、力学和光学领域中展现出重要的应用前景。
近年来，石墨烯的研究迅速发展，在各个领域中都取得了重要的成果和突破。
一、最新石墨烯研究成果1.提高石墨烯量子化合成效率的新方法石墨烯量子化合成是一种利用金属催化剂在气相中将碳原子聚集成石墨烯的方法。
由于石墨烯的高表面能和化学惰性，使其在制备过程中难以控制，从而导致反应产物不确定、量子化合成效率低下等问题。
为了解决这个问题，研究人员提出了一种新的方法——在反应过程中加入适量的乙烯，可以有效提高石墨烯的量子化合成效率。
根据发表在ACS Nano上的最新研究论文，使用这种新方法制备的石墨烯，结晶度更高、结构更完整，并具有更好的导电性能和可控性。
2.石墨烯在DNA纳米电子学中的应用DNA纳米电子学是一种与基因组学、纳米技术和电子学相关的交叉学科领域。
最近，研究人员发现，石墨烯可以用于制备DNA纳米电子学中的电极、传感器和探针等。
这是因为石墨烯具有高度可调控的电导性和相对稳定的生物相容性。
关于这一点，Research Fellow Krishnan Shrikanth博士在接受媒体采访时表示，“我们的研究解决了DNA转录的可控和准确性问题，同时也展现出石墨烯在基因测序、基因诊断和纳米药物递送中的潜力。
”3.利用石墨烯改善水氧化还原反应效率的新途径水氧化还原反应是一种非常重要的电化学反应，具有广泛的应用领域，如能源、环境和化学生产等。
由于石墨烯具有高表面积、良好的电化学特性和生物相容性等独特性质，近年来被广泛应用于水氧化还原反应中。
最近，研究人员发现，通过控制石墨烯与金属离子的相互作用，可以实现更高效的水氧化还原反应。
这种新途径将在开发新型电化学催化剂和改进电池和燃料电池等重要应用方面具有重要的作用。
二、石墨烯的应用前景石墨烯在电子学、电磁学、力学和光学领域中具有重要的应用前景，其中一些可能打破传统技术的局限。
石墨烯的研究进展和应用前景
石墨烯的研究进展和应用前景随着科技的发展，人们对新材料的探索也相应得到了提高。
在众多新材料中，石墨烯在近年来备受关注。
其惊人的电学、物理、化学、力学等多方面的性质让科学家们对它的研究充满了热情，同时也带来了广泛的应用前景。
1. 石墨烯的特点石墨烯是一种由碳元素组成的二维材料。
它的特点在于单层结构、高度柔软、超薄且具有高度的机械强度、导电性和热极性，同时也有高电子迁移率和良好的机械柔性。
石墨烯单层的厚度在0.3-0.5nm之间，是碳原子在单元胞中沿平面平移形成的六角网格结构，并以sp2杂化形成。
它的物理特性让石墨烯成为下一代电子学、纳米电子学、材料科学、生物体科学等领域的理想材料之一。
2. 石墨烯的制备方法石墨烯的制备一直是一个热点和难点，从石墨中分离出石墨烯也是目前研究的难点之一。
石墨烯的制备方法主要包括化学气相沉积法、物理气相沉积法、机械剥离法以及溶液剥离法等。
其中，化学气相沉积法是当前最主要的制备方式。
其实现方法为，在石墨表面加热并用气体环境使气体分解，产生碳和其他物种；随后，将碳沉积在金属基底上，形成石墨烯。
物理气相沉积法是以低温的物理操作还原二氧化碳到石墨。
机械剥离法通过对石墨表面进行力度控制，可实现石墨烯的剥离。
溶液剥离法通过溶解或剥离石墨中的小负载杂质，最终实现石墨烯制备。
3. 石墨烯的潜在应用由于石墨烯的非常规结构和独特特性，它在不同领域的应用过程中都显示出各自的潜在优势。
首先，石墨烯具有出色的抗氧化、耐磨性能和良好的导电性，因此在电子器件应用中具有广泛的应用前景。
其次，石墨烯在化学、生物物理、生物传感、芯片技术以及医学探测等领域也拥有巨大的应用前景。
此外，石墨烯还可以用于制备复合材料、增强材料、润滑剂、防腐涂料、聚合物，以及光伏发电等等方面。
总之，石墨烯的研究和应用前景仍有很大的发展空间。
随着石墨烯制备技术的不断改进和大规模生产技术的逐步完善，相信石墨烯将会进一步发挥其潜力，成为21世纪的重要材料之一。
石墨烯发展历程
石墨烯发展历程石墨烯是一种由碳原子构成的二维蜂窝状晶格结构的材料。
它的发展历程可以追溯到2004年，当时两位科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在使用普通胶带剥离石墨时发现了这种材料。
在他们进行实验时，他们注意到普通胶带从石墨表面剥离时形成了非常薄的薄膜。
通过进一步的研究，他们发现这些薄膜是由一个原子层的石墨组成，这就是后来被称为石墨烯的材料。
他们的发现在科学界引起了巨大的轰动，因为石墨烯具有许多独特的性质。
它是一个单层的纳米材料，但非常坚固和耐热。
石墨烯的电导率很高，且能够承受非常高的电流密度。
此外，石墨烯还具有优异的光学性质，对于光的吸收和发射具有高效率。
从2004年开始，石墨烯的研究就迅速发展起来。
科学家们开始研究如何大规模制备石墨烯，并发现了一种称为化学气相沉积的方法。
这种方法将碳气体在高温下沉积在基底上，形成石墨烯薄膜。
这种方法可以实现大规模生产，并且薄膜的质量相对较高。
随着对石墨烯的研究不断深入，科学家们发现了更多的应用潜力。
石墨烯被用于制造超级电容器、柔性电子器件和导热材料等。
它还可以用作传感器、催化剂和给药系统等。
虽然石墨烯有很多独特的性质和应用潜力，但要将其应用到实际中仍然面临一些挑战。
其中之一是大规模制备的问题，目前还没有实现低成本高质量的生产方法。
此外，石墨烯的集成和封装也是一个挑战，这对于将其应用到电子器件中非常重要。
鉴于石墨烯的独特性质和应用潜力，科学家们对其进行的研究仍在不断发展。
未来，有望看到更多的石墨烯应用于电子、能源和生物医学领域，并带来革命性的变化。
石墨烯研究进展
石墨烯复合材料的研究进展石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点。
本文综述了石墨烯的制备方法并简单介绍了石墨烯的力学、光学、电学及热学性能,并对石墨烯的复合材料应用做了展望。
1制备方法熔融共混法:将原始石墨氧化,经过剥离并还原制成石墨烯,与聚合物在熔融状态下共混制得复合材料。
原位聚合法:将石墨烯与聚合物单体混合,加入引发剂引发反应,最后制得复合材料。
溶液混合法:在溶液共混法中,常常先制备氧化石墨烯,对其进行改性得到在有机溶剂中能够分散的分散液,通过还原得到石墨烯,然后与聚合物进行溶液共混制备石墨烯/ 聚合物复合材料。
乳液混合法:利用氧化石墨烯在水中具有良好的分散性,可将氧化石墨烯的水性分散液与聚合物胶乳进行混合,通过还原制备石墨烯/ 聚合物复合材料。
2性能特点导电性: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导热性能:石墨烯优异的热传输性能可应用于微型电子设备的热管理如导热膏热驱动、形状记忆聚合物等。
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。
相互作用:石墨烯中电子间以及电子与蜂窝状栅格间均存在着强烈的相互作用。
化学性质: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。
3结论与展望目前,无论是在理论还是实验研究方面,石墨烯均已展示出重大的科学意义和应用价值,且已在生物、电极材料、传感器等方面展现出独特的应用优势。
随着对石墨烯研究的不断深入,其内在的一些特殊性能如荧光性能、模板性能等也相继被发现。
由于石墨烯具有较大的比表面积、径厚比、热导率和电导率,与传统填料相比,石墨烯增强的复合材料具有更加优异的物理性能。
石墨烯的应用现状及发展
石墨烯的应用现状及发展石墨烯是一种由碳原子单层组成的二维材料，具有独特的物理和化学特性，被认为是一种革命性的材料。
自2004年被首次实验室成功制备以来，石墨烯就引起了全球科学界的广泛关注，被誉为21世纪的“黑科技”。
石墨烯的独特结构和优异性能使得它被广泛应用于多个领域，并且在材料科学、电子、光电子、能源领域取得了长足的发展。
本文将就石墨烯的应用现状及发展进行探讨。
一、石墨烯的应用现状1. 电子学领域石墨烯具有极高的电子迁移率和热导率，可以被制备成为高速电子器件。
在电子学领域，石墨烯已经被成功应用于场效应晶体管、薄膜晶体管、光电探测器等电子器件中。
由于其超薄的结构和优异的电子传输性能，石墨烯将成为下一代电子器件的重要材料。
石墨烯具有优异的光学特性，可以用作透明导电膜、光学增益介质等。
目前，石墨烯已经被成功制备成为柔性、透明的导电薄膜，广泛应用于柔性电子器件、触摸屏、柔性显示器等领域。
3. 能源领域4. 材料科学领域石墨烯具有极高的强度和柔韧性，可以用作增强填料，改善材料的力学性能。
石墨烯还可以与其他材料复合，制备出具有优异性能的复合材料，广泛应用于航天航空、汽车制造、电子产品等领域。
5. 生物医学领域石墨烯具有良好的生物相容性和生物活性，可以被应用于生物医学领域。
石墨烯纳米材料可以被用作药物载体、医疗诊断和治疗工具，为癌症治疗、生物传感器等领域提供了新的解决方案。
6. 其他领域除了以上几个领域，石墨烯还被广泛应用于传感器、柔性电子皮肤、导热材料等领域，具有广阔的应用前景。
二、石墨烯的发展趋势1. 大规模制备技术的突破目前，石墨烯的制备成本仍然较高，并且规模较小，限制了其在工业化生产中的应用。
未来，随着大规模制备技术的突破，石墨烯的制备成本将大幅降低，使其更广泛地应用于各个领域。
2. 石墨烯复合材料的研究石墨烯可以与其他材料形成复合材料，具有优异的性能。
未来，石墨烯复合材料的研究将更加深入，为各个行业提供更多的解决方案。
石墨烯研究报告
石墨烯研究报告一、引言石墨烯，一种由碳原子以 sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，自 2004 年被发现以来，因其独特的物理、化学和电学性质，在材料科学、物理学、化学、电子学等多个领域引起了广泛的研究兴趣。
二、石墨烯的性质（一）物理性质1、高强度石墨烯是目前已知强度最高的材料之一，其抗拉强度和弹性模量极高。
理论上，它可以承受比钢铁高约 100 倍的拉力。
2、高导电性其电子迁移率极高，比传统的硅材料快得多，这使得它在电子器件领域具有巨大的应用潜力。
3、高热导率石墨烯的热导率也非常出色，是优良的热传导材料。
（二）化学性质1、稳定性在常温常压下，石墨烯具有出色的化学稳定性。
2、可修饰性表面可通过化学方法进行修饰和功能化，以满足不同的应用需求。
三、石墨烯的制备方法（一）机械剥离法通过机械力从高定向热解石墨上剥离出石墨烯片层。
这种方法制备的石墨烯质量较高，但产量较低。
（二）化学气相沉积法（CVD）在高温下，让含碳气体在金属基底表面分解，从而生长出石墨烯薄膜。
CVD 法能够制备大面积、高质量的石墨烯薄膜，但成本相对较高。
（三）氧化还原法先将石墨氧化成氧化石墨，然后通过还原得到石墨烯。
这种方法成本较低，产量较大，但得到的石墨烯质量相对较差。
四、石墨烯的应用领域（一）电子学领域1、晶体管由于其高电子迁移率，有望取代传统的硅基晶体管，实现更小、更快、更节能的电子器件。
2、柔性电子设备可用于制造柔性显示屏、可穿戴设备等。
（二）能源领域1、电池在锂离子电池、超级电容器等方面有应用潜力，能够提高电池的充放电性能和循环寿命。
2、太阳能电池可提高太阳能电池的光电转换效率。
（三）复合材料领域1、增强聚合物复合材料能显著提高材料的强度、刚度和导电性。
2、金属基复合材料改善金属材料的力学性能和耐磨性能。
（四）传感器领域对气体、生物分子等具有高灵敏度的检测能力，可用于制造各种传感器。
五、石墨烯研究面临的挑战（一）大规模高质量制备虽然已经有多种制备方法，但实现大规模、高质量、低成本的石墨烯制备仍然是一个难题。
石墨烯的研究进展及应用前景概述
石墨烯的研究进展及应用前景概述石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶体结构，在2004年被诺贝尔物理学奖得主安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次成功制备出来。
石墨烯具有出色的电子、热传导性能和机械强度，以及在纳米尺度下的光学性质，因此被认为是一种拥有广泛应用前景的材料。
1.制备技术：最早的石墨烯制备技术是机械剥离法，通过对石墨晶体进行力学剥离，得到石墨烯。
随后，还出现了化学气相沉积法、还原氧化石墨烯法、剥离法等制备方法，使得石墨烯的制备更为成熟和可控。
2.物性研究：石墨烯具有极高的电子迁移率和热导率，以及优异的光学特性。
研究者们通过实验和模拟等手段，深入探究了石墨烯的电子结构、光学性质和热传导机制，为进一步的应用开发奠定了基础。
3.功能化研究：为了进一步拓展石墨烯的应用领域，研究者们对石墨烯进行了各种功能化改性，如在石墨烯上引入杂原子或对石墨烯进行掺杂，以实现特定的电子、磁学或光学性质。
石墨烯的应用前景广阔，以下是几个重要领域的应用概述：1.电子学：由于石墨烯独特的电子特性，可应用于高速电子器件、柔性显示器件和传感器等领域。
石墨烯晶体管的特性使其成为下一代电子器件的理想候选材料。
2.光学与光电子学：石墨烯具有宽带吸收和强光学非线性特性，在传感器、光电转换器和光电子器件等领域有着重要应用。
石墨烯的光电转换效率高，可用于太阳能电池的制备。
3.储能技术：石墨烯的高比表面积和优异的电化学性能使其成为超级电容器和锂离子电池等储能设备的理想材料。
石墨烯的应用能够提高储能设备的能量密度和循环稳定性。
4.测量和传感：石墨烯对外界环境的微小变化非常敏感，因此可用于高灵敏度的传感器和检测器。
石墨烯传感器在气体传感、流体传感和生物传感等领域有着广泛的应用潜力。
5.材料增强：添加石墨烯可以显著提高材料的机械强度和导热性能，可应用于制备高强度复合材料和导热材料。
石墨烯的应用使得材料的性能得到大幅度提升。
石墨烯发展史
石墨烯发展史
石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有出色的导电性、热导性和力学性能。
以下是石墨烯发展的主要历程：
1947年：
•基础石墨烯概念首次出现在《The Chemistry of Graphene》一书中，但当时并未引起广泛注意。
1986年：
•石墨烯的基本结构被苏联物理学家Andrey Geim和Konstantin Novoselov首次绘制，但并没有引起广泛关注。
2004年：
•Geim和Novoselov再次在它们的实验中分离出石墨烯，并通过在硅衬底上用普通胶带剥离石墨层的方法，成功地制备了单层
石墨烯。
他们的研究发表在《Science》杂志上，引起了科学界
的广泛关注。
2005年：
•Geim和Novoselov因在石墨烯研究方面的贡献而获得诺贝尔物理学奖。
这一时刻被认为是石墨烯领域的重要突破。
2006年：
•美国科学家成功合成出石墨烯纳米带（graphene nanoribbons），这是一种石墨烯的窄条形结构，具有特殊的电学性质。
2008年：
•科学家首次在石墨烯上制造出晶体管，这一技术为未来的电子
器件提供了潜在应用。
2010年：
•石墨烯的研究逐渐扩展到其他领域，如光学、生物医学、能源存储等。
2014年：
•石墨烯领域的商业化逐渐加速，各种石墨烯应用产品开始进入市场。
未来：
•石墨烯仍然是一个活跃的研究领域，科学家们正在探索更多潜在的应用，并努力解决在大规模生产和应用中面临的挑战。
总体而言，石墨烯的发展历程表明它是一种具有巨大潜力的材料，有望在未来改变许多领域的技术和产业。
石墨烯的发展历程
石墨烯的发展历程石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维晶体结构，具有超强的导电性、热导性和机械性能，以及出色的光学和电子特性。
石墨烯的发展历程可以追溯到20世纪40年代早期，当时科学家们首次理论上预测了石墨烯的存在。
然而，由于缺乏实验证据和制备方法，直到最近几十年才有了石墨烯的真正突破。
石墨烯的实验发现可以追溯到2004年，由英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫等科学家发现。
他们使用一种简单的“黏性带状法”制备出了石墨烯。
通过将碳原子从石墨晶体中剥离出来，他们成功地获得了具有二维结构的石墨烯材料，并在实验中发现了它的独特性质。
随着石墨烯的发现，科学家们开始对其进行深入研究。
在随后的几年里，他们进一步发展了一系列制备石墨烯的方法，包括机械剥离法、化学还原法和化学气相沉积法等。
这些方法极大地推动了石墨烯的研究和应用领域的发展。
石墨烯的发展历程中还面临了许多挑战和困难。
首先，石墨烯的单层结构非常难以制备和稳定，容易在制备过程中出现损伤和结构缺陷。
其次，长期以来，科学家们一直没有找到一种有效的方法来大规模制备石墨烯材料。
这对于实际应用来说是一个巨大的障碍。
然而，随着时间的推移，科学家们逐渐克服了这些困难。
他们发展出了一系列新的制备方法和处理技术，使得石墨烯的质量和稳定性得到了极大的提高。
同时，科学家们还发现了石墨烯的许多新特性和应用领域。
石墨烯的发展也引起了广泛的关注和兴趣。
它被认为是一种具有广阔应用前景的新材料，可以应用于电子、光电、能源存储和传感器等领域。
石墨烯的独特性能使得它成为了科学界和工业界的研究热点。
在未来，石墨烯的发展仍将面临许多挑战和困难。
科学家们需要进一步了解石墨烯的物理和化学性质，寻找新的应用领域，并开发更有效的制备和处理方法。
同时，科学家们也需要考虑石墨烯的环境和安全性问题，以确保其可持续发展和应用。
总之，石墨烯的发展历程经历了多年的努力和研究。
石墨烯的发现和研究为科学界带来了许多新的发现和突破，在许多领域都具有广阔的应用前景。
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石墨烯的表征
目前表征石墨烯的有效手段主要有：原子力显微镜、透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、光学显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等。
光电
透明导电玻璃在太阳能电池、传感器设备和静电电荷散热涂料等方面应用广泛。金属氧化物如铟锡氧化物(IT0)和氟锡氧化物(Fr0)在聚合物离子扩散中存在着有限的易感性，在红外(取)光波区面临着透明度下降等问题[26]，石墨烯由于具有较大比表面积，且具有最低化学结构缺陷的石墨烯纳米薄片在紧凑的单分子膜中存在极好的缺陷结构，可以替代金属氧化物[25]，是一种很有前途的透明导体新材料。通过在大面积衬底上液液界面间自组装可以合成高疏水性的单层石墨烯薄片超薄板，在最小限度界面能的驱动下，这些平面状石墨薄片形成了一个紧密堆积、单层结构的液液界面，其电导率高达1000S／cm，同时在550nm的光波下具有大于70％的光传输效率。这些界面自组装薄片为新材料在光电方面的应用提供了一个极好的发展空间。
对石墨烯表面的官能化更进一步扩展了石墨烯的性能和应用。利用官能化的石墨烯作为催化剂可能实现无金属催化过程,这为解决多相催化中减少并替代贵金属催化剂这一难题提供了一条有效途径.
总体来看,从2004年被发现至今,无论在理论还是实验研究方面,石墨烯都展示出重大的科学意义和应用价值.
参考文献
[1]Geim A K，Novoselov K S．The Rise of Graphene［J］．Nat Mater，2007，6(3) :183-191．
石墨烯的研究发展
前言
石墨烯[1]是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，他可看作是构建其他维数碳质材料（如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨)的基本单元,具有特殊的优异的力学、电学和光学性质,这些优异的性能和独特的纳米结构，使石墨烯成为近年来广泛关注的焦点。基于石墨烯的纳米复合材料在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出许多优良性能，具有广阔的应用前景[2~4]。本文将从材料化学的角度对石墨烯的发展、制备合成、表面修饰、基于石墨烯的纳米复合材料及其性能等方面进行简要的综述[5~6]。
1984年，谢米诺夫(G．W．Semenoff)得出与波函数方程类似的狄拉克(Dirac)方程[14]。
1987年，穆拉斯(S．Mouras)才首次使用“graphene”这个名称来指代单层石墨片(石墨烯)[15]。在进行理论计算时，石墨烯一直是石墨以及后来出现的碳纳米管的基本结构单元。但传统理论认为，石墨烯也只能是一个理论上的结构，不会实际存在。
但此方法获得的单层的石墨烯，其尺寸不易控制，无法可靠地制备出足够长度的石墨烯，显然不能满足工业化需求。
2、化学还原法
氧化石墨还原法制备石墨烯是将石墨片化学氧化为氧化石墨水溶胶再通过化学还原获得石墨烯。
先将鳞片石墨氧化，分散于水中，然后再用水合联氨进行还原，在还原过程中使用聚合物对氧化石墨层表面进行包裹，避免了团聚，从而制备出了聚苯乙烯磺酸钠包裹的改性氧化石墨单片。在此基础上，Stankovich等[19]首次制备出了改性单层石墨烯／聚苯乙烯复合材料，其具备低的渗滤值(约0．1％体积分数)和优良的导电性质(0．1S／m)。
图2是石墨烯的模型图，它是由单层碳原子构成的二维六边形密排点阵结构，致密得连最小的氦气分子都无法穿过它[18]
制备方法
1、微机械分离法
于2004年用微机械剥离法成功地从高定向热解石墨上剥离并观测到单层石墨烯。具体工艺如下：首先利用氧离子等在1mmJ享的高定向热解石墨表面进行离子刻蚀，当在表面刻蚀出宽20µm～2mm、深5µm的微槽后将其用光刻胶粘到玻璃衬底上，再用透明胶带进行反复撕揭，然后将多余的HOPG去除并将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声一段时间，最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中，利用范德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”。
单层石墨烯由于其厚度只有0.335nm，在扫描电子显微镜中很难被观测到，只有在原子力显微镜中才能清晰地观测到。原子力显微镜是表征石墨烯材料的最直接有效的手段。石墨烯和衬底对光线产生一定的干涉，有一定的对比度，因而在光学显微镜下可以分辨出单层石墨烯。意大利科研人员的一项研究显示，石墨烯之所以在光学显微镜下可见，因为其空气-石墨层-SiO2层间的界面影响。拉曼光谱的形状、宽度和位置与石墨烯层数相关，拉曼光谱提供了一个高效率、无破坏的测量石墨烯层数的表征手段。
美国德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)的罗德尼·鲁夫(Rodney Rouff，当时在华盛顿大学)曾尝试着将石墨在硅片上摩擦[16]，并深信采用这个简单的方法可获得单层石墨烯，但很可惜他当时并没有对产物的厚度做进一步的测量。美国哥仑比亚大学(Columbia University)的菲利普·金(Philip Kim)也利用石墨制作了一个“纳米铅笔”，在一个表面上划写，并得到了石墨薄片，层数最低可达10层[17]。但是，他们离石墨烯的发现仅一步之遥。
直到2004年,英国曼彻斯特大学的物理学教授Andre Geim(安德烈·海姆)用一种简单易行的胶带分离法制备出了石墨烯，这一新型材料的问世引起了全世界的研究热潮. 2010年, AndreGeim教授和他的学生KostyaNovoselov(康斯坦丁·诺沃肖洛夫)凭借着在石墨烯方面的创新研究而获得了诺贝尔物理学奖.
图4、CAD法制备大面积石墨烯示意图[21]
4、外延生长法[22]
外延生长法是在单晶衬底(基片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层的方法。有不少研究人员在SiC等电绝缘衬底上制备合成石墨烯。美国宾州州立大学光电研究中心的David Snyder、Randy Cavalero通过硅升华方法，在高温炉中热处理SiC晶片，得到1~2个原子层厚度的石墨烯。所采用的SiC直径达100mm，是商业化应用最大的尺寸。
在合成纳米材料方面的应用
目前合成纳米粒子的方法多种多样，可以合成纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米环等各种形貌和结构的材料，但在材料合成过程中很难控制材料的排布，制备出来的纳米材料杂乱无章，有时会影响材料性能的发挥。石墨烯氧化物(Go)是一个在顶都和底部有着丰富的羟基和环氧基官能团的超薄两维结构，同时周围还包围着羧基。石墨烯氧化物薄片通过氢键和离子偶极相互作用，可以破附到纳米线表面，改变其表面属性。
1947年，菲利普·华莱士(Philip Wallace)就开始研究石墨烯的电子结构[10]。
1956年，麦克鲁(J．W．McClure)推导出了相应的波函数方程[11]。
1960年，林纳斯·鲍林(Linus Paul．ing，诺贝尔化学奖、和平奖双料得主)曾质疑过石墨烯的导电性[12]。
1966年，大卫·莫明(DavidMermin)和赫伯特·瓦格纳(Herbert Wagner)提出Mermin．Wagner理论[13]，指出表面起伏会破坏二维晶体的长程有序。因此，虽然理论物理学家对石墨烯并不陌生，但并未对它寄予太多的期望。
图1石墨烯独特的原子结构和电子结构(a)石墨烯翘曲成0D富勒烯,卷成1D碳纳米管或者堆垛成3D的石墨,是构成其他石墨材料的基本单元[7]; (b)非支撑单层石墨烯的能带结构[8]
发展简史
在1934年，朗道(L．D．Landau)和佩尔斯(R．E．Peierls)[9]指出准二维晶体材料由于其自身的热力学不稳定性，在常温常压下会迅速分解。
催化剂
金属纳米粒子分散在石墨烯中，可以提供新的催化、磁和光电特性。实验表明，将含有Pt的金属盐与石墨烯粉末混合，在一定试验条件下出现了Pt集群。这种小Pt集群的出现表明，在GNS和Pt之间存在较强的相互作用，而这种作用可能会诱导Pt集群在电子结构等方面的改变。Okamo—to等[27]以密度泛函计算为基础，在GNS中引入C空位，提高了GNS和Pt集群之间的相互作用，同时证明了金属集群在含有C空位石墨烯中的稳定性比无缺陷石墨烯的更好。这种GNS有望成为一种可作为提高燃料电池中铂的催化性能的催化剂的新型碳材料。
该方法高效、环保、成本较低，且能大规模工业化生产。然而石墨烯的电子结构与晶体的完整性均受到强氧化剂严重的破坏，使其电子性质受到影响，一定程度上限制了其在精密的微电子领域的应用。
图3、石墨的剥离方法
3、气相沉积法
化学气相沉积方法是制备薄膜材料的一种极好的方法，也用于制备石墨烯。Srivastava等[20]采用微波增强化学气相沉积法在Ni包裹的Si衬底上生长出厚约20nm的“petal”(花瓣)状石墨片。Heer等删将SiC置于高真空(1．33×10_10Pa)、1300℃条件下，使SiC薄膜中的Si原子蒸发出来，生成连续的二维石墨烯薄膜，这种膜的厚度为1～2个碳原子层。Claire Berger等利用该方法制备出单层和多层胡石墨烯薄片。该方法能得到单一的石墨烯结构，这在电子应用方面是极好的结果。
石墨烯还可以用在化学领域。将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，发展出石墨烯及其相关材料，来实现更多的功能和应用。
总结
综上所述，自从石墨烯被首次制备出来后，石墨烯的研究已经取得了重要的进展，在化学电源、光电子器件和多相催化等领域都得到了广泛的关注．但石墨烯的研究和应用的关键之一是石墨烯的大规模、低成本、可控的合成和制备．机械剥离法显然不能满足未来工业化的需求；氧化石墨还原法虽然能够以相对较低的成本制备出大量的石墨烯，然而石墨烯的电子结构以及晶体的完整性均受到强氧化剂严重的破坏，使其电子性质受到影响，一定程度上限制了其在微电子器件方面的应用．化学沉积法虽然可以制得大面积且性能优异的石墨烯，但现阶段工艺的不成熟以及较高的成本限制了其大规模的应用．因此，如何大量、低成本制备出高质量的石墨烯材料仍然是未来研究的一个重点。
图7、(a)椅式构象石墨烷,(CH)n的结构示意图,碳原子为灰色,氢原子为白色(b)零磁场不同温度下石墨烯(Ⅰ)、氢化石墨烯(Ⅱ)和退火去氢化石墨烯(Ⅲ)的电场效应,显示可逆的氢化反应导致石墨烯从半金属到半导体的可逆转变[34]