石墨烯的制备与应用研究进展

石墨烯的制备与应用研究进展石墨烯，是一种由碳原子以六角型排列构成的一层厚度的二维

晶格，可被视为晶体的一种形态。自2004年被法国物理学家安德烈·盖姆与英国陶瓷学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次发现并提出以来，石墨烯因具有很多优异的性质而备受关注。

一、制备方法

目前，石墨烯的制备方法主要有以下几种：

1. 机械剥离法：利用胶带（Kapton Tape）或类似材料在石墨上

进行往复撕拉，最终得到一层石墨烯。

2. 化学气相沉积法(CVD)：利用化学气相沉积技术，将金属催

化剂上的烷烃分子分解成碳原子，并在金属催化剂表面上形成石

墨烯片层。

3. 化学还原法：利用石墨氧化物（GO）等碳基物质与还原剂

反应，可还原成石墨烯。

4. 溶胶-凝胶法：通过石墨烯的氧化改性和还原，还原的石墨烯往往具有较高的质量和较大的尺寸。

二、应用研究进展

由于石墨烯的高导电性、高透明性、高强度、高柔韧性、高导

热性等优异特性，石墨烯在电子学、能源、生物医学、纳米材料

等众多领域中都有广泛的应用研究。

1. 电子学：

石墨烯具有高导电性，被认为是未来电子器件的理想材料之一，例如晶体管、场效应晶体管、超快光电器件等。此外，石墨烯还

可用于导热膜、透明导电膜等。

2. 污水过滤：

石墨烯可以选择性的地吸附不同大小的分子，从而对污水中的

危害分子进行去除。此外，石墨烯的高通透率也使得其可用于海

水淡化和饮用水净化过程中。

3. 能源：

石墨烯可以用于制备超级电容器、锂离子电池等电子存储器件及其它电力系统。例如，石墨烯电极的容量可以高达800毫安每克，是普通电容器的100倍以上。

4. 生物医学：

石墨烯可用于制备检测和治疗生物材料，例如：精确控制可以实现该图像技术，从而可以进行显微观察，从而便于了解生物组织的生理和病理反应。

5. 纳米材料：

石墨烯还可以与其它材料复合制备出各种复合材料。例如，通过将石墨烯和二氧化钛（TiO2）等低成本催化剂复合制备出的复合材料在光催化领域中有很大的应用潜力。

总之，石墨烯作为一种新型的纳米材料，其应用前景十分广阔，但是同时其制备方法和应用中也存在一定的难点和亟待解决的问题，例如制备成本的高昂、尺寸控制、缺陷以及可批量制备性等

问题。因此在今后的研究中仍需要加强相关技术的研究和发展。