龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ce1767429.html,
石墨烯的制备、功能化及应用
作者：宗路艳常旭吴惠霞杨仕平
来源：《上海师范大学学报·自然科学版》2016年第06期
摘要：石墨烯自发现以来，以其独特的结构和优越的性能，吸引了物理、化学、材料学
等各领域的关注，成为当前研究热点之一.介绍了石墨烯的制备方法，并比较各种方法的优劣性.探讨了石墨烯的共价和非共价功能化方法.评述了石墨烯在生物医学及其他领域中的应用.
关键词：石墨烯；制备；功能化；应用
中图分类号： O 613.7文献标志码： A文章编号： 10005137（2016）06075708
0引言
2004年，英国曼切斯特大学Geim研究小组[1]用机械剥离法成功制备出石墨烯，在此之前，石墨烯一直被认为是不稳定的，不能单独存在的物质.石墨烯是碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层的新型二维蜂巢状晶体，它可以包裹起来形成零维的富勒烯，又可以卷起来形成一维的纳米碳管或者三维的石墨，是构成其他石墨材料的基本单元[2].单层石墨烯的厚度仅为
0.35 nm，是目前世界上最薄的二维材料[3].石墨烯还兼有石墨和碳纳米管的一些特性，如高强度和高热导性.单层原子的石墨烯几乎呈现透明状态，对光的吸收率仅为2.3%.高的导电性和透光率使石墨烯在透明电极、触摸屏、液晶显示器、有机太阳能电池、有机发光二极管等方面具有很大的应用潜力.特殊的电学特性使石墨烯在弹道运输晶体管、场发射器、集成电路、透明
电极、传感器等方面得到了广泛的应用[4].
本文介绍了几种常见的石墨烯制备方法，比较了它们的优劣.列举了几种石墨烯功能化修
饰及其目前在各领域中的应用.
1石墨烯的制备方法
石墨烯的制备方法不断改进提升，发展迅速.石墨烯常见的制备方法主要分为物理方法和
化学方法两大类.物理方法主要包括微机械剥离法、液相剥离法等，其中微机械剥离法是最早
的石墨烯的制备方法.化学制备方法主要包括氧化还原法、晶体外延生长法、气相沉积法等.物理方法普遍以廉价的石墨为原材料，通过机械力，将石墨烯从石墨中剥离出来.物理方法制备
的石墨烯不会破坏石墨烯的结构，因此石墨烯的质量较高.化学方法是实验室制备石墨烯的主
要方法，不同的方法原理不同.表1为常用石墨烯制备方法的优劣性比较.
从表1可以看出，物理方法制备石墨烯，操作简单，制备的石墨烯质量较高，适合用于石墨烯电化学性质的研究，但是产量很低，石墨烯面积较小且不可控，不适合大规模的制备.利
用化学方法可以制备较大面积的石墨烯，可以大规模制备，但是石墨烯的质量相对较低.目前
尚未发现可以量产高质石墨烯的制备方法，在选择制备方法时要根据需求选择最为合适的方法.