石墨烯（Graphene）它是一种碳原子sp²杂化轨道形成蜂巢晶格的六角形二维碳纳米材料。石墨烯曾经被认为是一种假设性的结构，因为理论和实验都认为完美的二维结构不能在非绝对零度稳定存在，所以科学研究长期停止于多层石墨烯组成的污泥物质。下面由石墨烯制备设备带您一起了解“石墨烯”的制备方法。

自石墨烯被发现以来，科学家们一直在探索不同的石墨烯制备方案。目前主流的方法有化学气相沉积法（CVD），氧化石墨还原法、液相剥离法、激光诱导石墨烯LIG法、微机械剥离法、外延生长法等。

石墨烯制备设备解读化学气相沉积法（CVD）

优点：品质高、面积大、环保

缺点：成本较高，工艺复杂

成品形态：薄膜

应用领域：电子元件、柔性显示、传感器、生物医疗等领域

化学气相沉积法（CVD）原理是将一种或多种气体物质引入反应腔，产生化学反应，在衬底表面形成新的材料，化学气相沉积法（CVD）该技术是目前应用非常广泛的大规模工业化半导体薄膜材料制备技术。

化学气相沉积法（CVD）它也被认为是大规模生产石墨烯薄膜的最有潜力的方法。具体过程是将平面基底（如金属薄膜、金属单晶等）放置在高温可分解的前体（如甲烷、乙烯等）中，碳原子通过高温退火沉积在基底表面形成几层或单层石墨烯，最后用化学腐蚀法去除金属基底，得到独立的石墨烯片。通过选择基底的类型、生长的温度、前驱体的流量等参数可调控石墨烯的生长（如生长速率、厚度、面积等）。

石墨烯制备设备解读氧化石墨还原法

优点：成本低、产量高

缺点：工艺较复杂，不环保，品质不够高

成品形态：粉体

应用领域：涂料涂层、油墨/填充材料、储能、生物医疗、导热导电等领域

氧化石墨还原法制备石墨烯是指将天然石墨与强酸和强氧化物混合，反应氧化石墨（GO）水溶液，然后通过超声波分散制成氧化石墨烯（单层氧化石墨），最后加入还原剂去除氧化石墨表面的氧基团，如羧基、环氧基和羟基，以获得石墨烯。由于此种方法得到的单层石墨烯仍含有极少量含氧基团，同时其共轭结构也存在一定的不完整性，为了与严格意义上的石墨烯相区别，这种石墨烯一般被称为化学还原氧化石墨烯（ChemicallyReducedGrapheneOxide，CRG）。

氧化石墨的方法主要有三种：第一种是Hummers法，第二种是Brodietz法，第三种是Staudenmaier法。其中Hummers法具有很高的安全性，且可得到带有褶皱的氧化石墨的片层结构，并含有丰富的含氧官能团，在水溶液中分散性很好，在氧化石墨还原法制备石墨烯过程中被较多采用。

氧化石墨还原法是目前制备石墨烯最常用的方法。该方法效率高，成本低，可实现大规模工业化生产。但其缺在于其宏量制备容易造成废液污染，强氧化剂会严重破坏石墨烯的电子结构和晶体的完整性，影响电子性能。石墨烯的制备存在一定的缺陷，在一定程度上限制了其在精密微电子领域的应用。

石墨烯制备设备解读液相剥离法

优点：不引入化学反应、品质高、工艺简单、适合规模化生产

缺点：产率低、环保成本较高

成品形态：粉体

应用领域：复合材料、新能源、节能环保等领域

液相剥离法是将石墨烯分散到特定的溶剂或表面活性剂中，通过超声能直接从石墨表面剥离单层或多层石墨烯，获得石墨烯分散液，保持石墨烯的完整外观和性能，可在各种环境和不同的基体上沉积石墨烯。

液相剥离法的作用原理可以理解为:石墨可以看作是石墨烯层状结构通过范德华力相互粘结的集合体。通过特殊的液体渗透，溶剂与石墨烯之间的相互作用可以平衡和满足剥离石墨烯所需的能量，然后通过超声剪切力和空化作用克服石墨烯层间范德华的吸引力，促进石墨烯的剥离。

石墨烯制备设备解读激光诱导石墨烯LIG法

优点：方便、快捷、成本低廉

缺点：晶格结构存在较多缺陷

成品形态：薄片

应用领域：吸波材料、超级电容、传感器、纳米发电机、太赫兹器件等领域

激光诱导石墨烯LIG该方法主要通过激光烧蚀，包括碳前驱体的材料，产生局部高温，使材料的化学键断裂。同时，石墨烯与新的碳单键和双键重组形成，材料中的其他元素形成气体物质释放。目前，利用激光诱导石墨烯LIG的方法已经在聚酰亚胺PI，聚乙烯PE等商用聚合物，木材、椰子壳、马铃薯皮等中成功制备出石墨烯。

石墨烯制备设备解读微机械剥离法

优点：品质高、工艺简单、环保

缺点：产量低、不易大规模生产

成品形态：粉体

应用领域：实验室用

微机械剥离法是制备石墨烯最简单的方法之一，即直接从较大的晶体上剥离石墨烯薄片。具体工艺如下:首先，使用氧等离子体在1。mm厚厚的高定向热解石墨表面进行离子蚀刻，当表面蚀刻出宽度20μm~2mm，深5μm微槽后，用光刻胶粘在玻璃衬底上，然后用透明胶带反复撕裂，然后去除多余的高定向热解石墨，将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声波，最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中，用范德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”。

这种方法虽然简单，但也有一些缺点，比如产品尺寸不易控制，长度足够的石墨烯无法可靠制备，生产效率低，成本高，无法满足工业化需求。

石墨烯制备设备解读外延生长法

优点：品质高、可制备大面积薄膜

缺点：投资高、产量低、能耗高

成品形态：薄膜

应用领域：实验室用、电子元件、传感器等领域

外延生长法包括碳化硅外延生长法和金属催化外延生长法。

碳化硅外延生长法是指在高温下加热SiC单晶，使SiC表面的Si原子蒸发并脱离表面，剩余的C原子以自组形式重构，从而得到基于自组形式的重构SiC底部的石墨烯。

金属催化外延生长法是将碳氢化合物在超高真空条件下进入具有催化活性的过渡金属基底，如Pt，Ir，Ru，Cu石墨烯是通过加热使吸附气体催化脱氢而制成的。在吸附过程中，气体可以覆盖整个金属基底，其生长过程是一个自限过程，即吸附气体后基底不会反复吸收。所以，制备出来的石墨烯大多是单层的，而且可以大面积地制备出均匀的石墨烯。该方法与化学气相沉积法相似，但金属催化外延生长法需在较高温度下进行，能耗较高。