石墨烯分离与纯化技术的研究

石墨烯分离与纯化技术的研究

石墨烯是一种由碳原子形成的纳米材料，石墨烯的存在开创了新材料时代，也

为人类带来了前所未有的机会和挑战。然而在实际应用中，石墨烯的分离和纯化一直是一个困难的技术难题。因为石墨烯的结构特殊，很难使用传统的方法进行分离和纯化。本文就石墨烯分离与纯化技术的研究做一个简要的介绍，以期为石墨烯的应用提供一些借鉴。

1. 氧化-还原法

氧化-还原法是一种常用的石墨烯制备方法，其原理是利用氧化剂将石墨氧化，然后再用还原剂将其中所需的石墨烯还原。其中最经典的石墨烯制备方法之一就是“Hummers法”。该方法是通过利用浓硫酸和硝酸将石墨中的碳原子氧化成羧酸和

羟基等官能团，然后再用硫酸进行清洗和还原，从而得到石墨烯。

该方法虽然有很高的制备效率，但石墨氧化过程中产生的大量有害气体，如

NO2等，极易对人体健康造成损害。所以需要加强对其处理过程的掌控，以保证

其应用安全和环保。

2. 机械剥离法

机械剥离法是一种简单易行的制备石墨烯的方法。该方法通过机械力的作用，

使石墨原料分层剥离，从而提取出单层石墨烯。目前应用较广的机械剥离法主要有“胶带法”和“机械剥离法”。

其中“胶带法”常用于实验室的小规模制备，即将一张胶带粘在石墨表面，然后

撕下对应的胶带，石墨层便随之剥离。而冷却液的使用可以提高胶带法的制备效率，但同时也会削弱石墨烯的电学性。

相比而言，“机械剥离法”适用于大规模生产，其简单且成本较低，但分子链的

整齐性和质量不如其他制备方法，需要后续进行化学处理。

3. 化学剥离法

化学剥离法，顾名思义，是一种通过化学反应将石墨中的杂质和残留溶解的方法。其中等离子体氧化剥离法作为一种常用的化学剥离方法，其原理是通过等离子体气化石墨表面，使碳原子端的键断裂，然后在气相中发生氧化反应，进行石墨剥离。该方法具有不需要液体介质、高剥离效率、低残余溶液等特点，但其成本高、操作困难也是其制约其推广应用的主要原因。

4. 基于电化学的制备方法

在电化学方法中，通过调控电压、电流和电解液组成等参数，可以精确控制石墨烯的结构和形貌，从而实现高效制备石墨烯。其中电解法分别应用于金属、半导体和碳电极等不同的基板上，可以掌控石墨烯形态的成长。但是，基于电化学的制备方法需要高成本的设备和特殊化学品，因此其广泛应用受到了一定的限制。

总之，石墨烯的分离和纯化对其应用具有至关重要的意义。虽然目前还存在很多问题，但各种制备方法也在不断地发展创新，希望在未来的研究中能够找到一种更优化的制备方法，以满足石墨烯广泛应用的需求和发展需求。