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石墨烯可行性研究报告-石墨烯可行性研究报告（一）近年来，石墨烯作为一种新型材料，引起了全球各界的极大关注。
其独特的结构和出色的性能，使得石墨烯在许多领域都具备广阔的应用潜力。
本文将从石墨烯的制备与性质、应用领域以及产业化实施等方面进行探讨，旨在评估石墨烯的可行性。
首先，我们来了解一下石墨烯的制备与性质。
石墨烯是由碳原子构成的二维蜂窝状结构，具有高度的导电性、高强度和优异的热稳定性。
目前，石墨烯的制备主要通过机械剥离法、化学气相沉积法和还原氧化石墨烯等方法实现。
石墨烯具备优异的导电和导热性能，使得其在电子器件、纳米传感器以及能源存储等领域具备广泛的应用前景。
其次，我们探讨石墨烯的应用领域。
石墨烯作为一种材料，被广泛应用于电子器件的制备中。
由于石墨烯具备高度的导电性和透明性，因此可以被用于制备柔性显示器、透明导电薄膜等器件。
此外，石墨烯还被应用于纳米传感器的制备中，可以用于检测环境污染物、生物标记物等。
在能源存储领域，石墨烯可以用于超级电容器、锂离子电池等能源存储器件的制备，提高其性能。
除此之外，石墨烯还具备良好的机械性能和耐腐蚀性，使得其在复合材料、涂料以及防腐蚀材料等领域具备潜在的应用价值。
最后，我们对石墨烯的产业化实施进行评估。
虽然石墨烯具备广阔的应用前景，但目前在产业化实施方面仍然存在一些挑战。
首先，石墨烯的制备成本相对较高，制备工艺还需要进一步优化，以提高其产业化的可行性。
其次，石墨烯在大规模生产中面临着一些困难，如难以获得大面积、高质量的石墨烯材料。
此外，石墨烯的应用标准和监管仍不完善，需要建立相关的规范和标准。
为了推动石墨烯产业化的发展，需要政府、企业以及科研机构的共同努力，加大研发投入和合作力度，以提高石墨烯的制备工艺、降低生产成本，促进其在各个领域的应用。
总之，石墨烯作为一种新兴材料，具备着广阔的应用前景。
本文从石墨烯的制备与性质、应用领域以及产业化实施等方面进行分析和评估，揭示了石墨烯的可行性。
石墨烯技术的应用前景石墨烯是近年来备受关注的材料，具有优异的导电、导热、力学和化学性质。
在科学家们的不懈努力下，石墨烯制备技术已经得到了较大突破，其广泛的应用前景也逐渐显现出来。
一、电子领域随着芯片制造技术的不断提高，电子产品的性能越来越强大。
而石墨烯作为一种优异的导电材料，则是其应用的一个重要方向。
相比传统的金属导线，石墨烯导线具有更小的线径和更好的导电性，可以大大提高电子产品的传输速度和稳定性。
此外，石墨烯的高透明度也使其成为一种优秀的透明导电膜材料，适用于显示器等电子产品的制造。
二、能源领域随着全球能源消耗的不断增加，石墨烯的应用在能源领域也变得越来越重要。
石墨烯电池作为其中的一种应用，具有高能量密度、长寿命、快速充电等优点，将成为未来可再生能源开发的重要技术之一。
此外，利用石墨烯的吸附性能，可以制造高效的污染物吸附材料，可以用于净水、净空等领域。
三、医疗领域石墨烯的化学稳定性和生物相容性，使其在医疗领域具有巨大的应用前景。
利用石墨烯的导电性和高强度，可以制造医疗器械和人工器官等高科技产品。
同时，石墨烯的吸附性能也为生物医学领域提供了新的思路，可以用于抗生素释放、药物输送等方面。
四、材料领域除了以上提到的领域，石墨烯的应用在材料领域也不容忽视。
利用石墨烯的力学特性和吸附性能，可以制造高强度、轻质的复合材料。
同时，石墨烯的导热性能和高表面积特性，使其可以用于制造高效的散热材料。
综合来看，石墨烯的应用前景十分广阔，涵盖了多个重要领域。
尽管目前存在一些瓶颈问题，例如规模化生产、材料稳定性等方面，但相信随着技术的不断提高和研发团队的不懈努力，石墨烯的发展必将迎来前所未有的机遇。
石墨烯的性质及应用石墨烯是一种由碳原子通过共价键结合形成的二维晶体结构，具有一系列独特的性质和应用潜力。
以下将详细介绍石墨烯的性质和应用。
性质：1. 单层结构：石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体结构，在垂直方向上只有一个原子层，具有单层的特点。
2. 高强度：尽管石墨烯只有一个碳原子层，但其强度非常高。
石墨烯的破断强度远远超过钢铁，是已知最强硬的材料之一。
3. 高导电性：石墨烯的碳原子呈现出类似于蜂窝状的排列方式，使得电子能够在其表面自由传导。
石墨烯的电子迁移率是晶体硅的200倍以上，使得其具有非常高的导电性能。
4. 高热导性：由于石墨烯中的碳原子排列紧密，热量传递效率非常高。
石墨烯的热导率超过铜的13000倍，是已知最高的热导材料之一。
5. 弹性：石墨烯具有非常强的弹性，在拉伸过程中可以扩展到原始长度的20%以上，然后恢复到原始形状。
这种弹性使得石墨烯在柔性电子学和拉伸传感器等领域具有广泛应用。
应用：1. 电子器件：石墨烯的高导电性和高迁移率使其成为制造高速电子器件的理想材料。
石墨烯可以作为传统半导体材料的替代品，用于制造更小、更快的电子元件，如晶体管、电容器和电路等。
2. 透明导电膜：石墨烯具有优异的透明导电性能，可以制备成透明导电膜，用于制造触摸屏、显示器和太阳能电池等设备。
相比于传统的氧化铟锡(ITO)薄膜，石墨烯具有更好的柔性和耐久性。
3. 电池材料：石墨烯可以用作锂离子电池的电极材料，具有高电导性和高比表面积的优势。
石墨烯电极可以提高电池的充放电速度和储能密度，有望在电动汽车和可再生能源储存等领域得到应用。
4. 传感器：石墨烯具有优异的电子迁移率和极高的比表面积，使其成为制造高灵敏传感器的理想材料。
石墨烯传感器可以用于检测气体、压力、湿度和生物分子等，具有快速响应和高灵敏度的特点。
5. 柔性电子学：石墨烯的高强度和高弹性使其成为柔性电子学的重要组成部分。
石墨烯可以制备成柔性电路、柔性显示屏和柔性传感器等，有望应用于可穿戴设备、智能医疗和可卷曲设备等领域。
石墨烯的应用现状及发展石墨烯是一种全新的材料，由单层碳原子以二维晶格排列而成。
其结构独特，具有许多优异的物理性质，包括高导电性、高热导性、高强度、柔韧性和透明性等。
自2004年石墨烯被首次发现以来，其在各领域的应用潜力被广泛关注和研究。
本文将从石墨烯的应用现状和未来发展方向两个方面，探讨石墨烯材料的前景与挑战。
石墨烯的应用现状1. 电子学领域由于石墨烯具有出色的导电性能，因此在电子学领域有着广泛的应用前景。
石墨烯可以作为高性能晶体管的材料，用于制造更小、更快的电子设备。
石墨烯还可以用于制造柔性电子产品，如可弯曲显示屏、智能穿戴设备等。
在电池领域，石墨烯的高导电性和高比表面积可以显著提高电池的充放电效率和储能密度。
2. 光电子学领域石墨烯具有极高的光透过率和光吸收率，因此可以用于制造高性能的光电器件。
石墨烯透明导电膜可以应用于太阳能电池、光电探测器、光电显示器等器件中。
石墨烯的独特光学性质还使其成为制备超薄光学元件的理想材料，如超薄透镜、纳米光栅等。
3. 材料领域石墨烯具有极高的强度和韧性，可以制备出各种高性能的复合材料。
这些复合材料具有优异的力学性能和导电性能，在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。
石墨烯还可以用于制备高性能的防腐涂料、抗静电材料等。
4. 生物医学领域石墨烯具有良好的生物相容性和生物活性，可以用于制备生物传感器、药物载体、组织工程支架等生物医学器件。
研究表明，石墨烯及其衍生物在癌症治疗、基因传递、细胞成像等方面具有巨大的潜力。
石墨烯的发展趋势1. 大规模制备技术目前，石墨烯的大规模制备技术仍是一个世界性难题。
传统的机械剥离法和化学气相沉积法虽然可以制备出高质量的石墨烯样品，但是成本高、产量低，无法满足广泛应用的需求。
发展低成本、高效率的石墨烯大规模制备技术是当前的重点研究方向。
2. 功能化修饰技术石墨烯的很多优异性能是由其特殊的二维结构所决定的，但是这也使得石墨烯在某些方面表现出一定的局限性，比如化学稳定性差、易团聚等。
石墨烯的制备、结构、特性及应用前景班级：热能082姓名：陆时杰学号：10084621致乔文明老师：乔老师这课讲的很有意思，我虽然是学热能与动力工程的，但是我对这些新型材料很有兴趣，尤其是它在航空航天和军事等领域的应用。
在上这个课之前我就知道多孔碳材料可用用来做雷达波的吸收材料，像现在一些民用器材，比如汽车、自行车。
鱼竿等等，都有采用碳纤维材料，不但重量很轻，而且强度很大。
就是目前市场上这种材料的商品价格往往高的离谱，买不起啊！不过在上这个课还是收获蛮多的，对碳材料有了更深入的认识，就拿石墨烯来说，以前就是听过这玩意很坚固，其他方面的东西还真不知道，通过这门课了解到它的性质和其他的一些用途。
我记得曾今美国有位老师问他的学生地球上的石油多少年能用完，他的学生立刻开始了计算。
这时这位老师说，永远都用不完。
这时因为每当一种材料面临枯竭的时候人类就会找到其替代品。
现在看来是这样，这些碳材料在未来锁发挥的作用将会非常巨大。
但就是每次一讲到这些碳材料的制备和一些条件云云，就听不懂了，因为不是学化工的，对里面好多专业术语不了解，而且还是英文的，不查字典基本就瞎了。
不过对这课的兴趣，还是满浓厚的。
废话不扯了，下面该到正题了，因为引用了很多文献，也不确定里面有些东西的正确性，如有问题，请老师指正。
前言碳材料(如炭黑、煤炭、石墨、金刚石) 几乎和人类一样历史悠久。
20 世纪60 年代以来陆续从聚丙烯腈中得到了碳纤维,由化学分解烃蒸气而产生的热解碳以及来自于非石墨化程序的玻璃状碳等新型碳材料,这些新型碳材料与传统石墨电极、碳黑和活性炭等碳材料有着不同的结构和特性。
在20 世纪70 年代,出现了针型焦碳、新型微珠,生长蒸气型碳纤维,高密度各向同性石墨,碳纤维加强型混凝土、碳分子筛、金刚石- C 和其他新型碳材料。
富勒烯(C60) 和纳米碳管的发现更是开启了一个与光滑石墨层碳材料为基础的碳材料完全不同的世界。
新碳材料的发展促进了碳科学的新发展,这使重新构造C-C 键,观察杂化轨道(SP + 2π,SP2 +π和SP3) 成为一种趋势。
石墨烯的应用前景与挑战石墨烯是近年来备受瞩目的材料之一，它被誉为一个“奇迹材料”，拥有极高的导热、导电性能、机械强度和透明性等特点，被认为可以广泛应用于电子、能源、生物医学、环境保护等领域。
一、石墨烯的应用前景1. 电子领域石墨烯因其卓越的电子性能被认为是电子领域的一个重要材料。
它具有非常高的电子迁移率，可以用来制造高性能场效应晶体管，使得电子元件的速度和功耗都有了极大的改进。
此外，石墨烯还具备优秀的光学特性，可以用于制作高性能的显示器、灯具、太阳能电池等。
2. 能源领域石墨烯在能源领域的应用前景也非常广阔。
石墨烯的导电性能使得它可以被用于锂离子电池、超级电容器等电池的制造中，让电池的发电效率有了较大提升。
另外，石墨烯还可以用于太阳能电池领域，可以显著提高太阳能电池的光电转换效率，从而达到更高的发电功率。
3. 生物医学领域石墨烯在生物医学领域的应用前景也非常受瞩目。
由于石墨烯具有高度透明性和生物相容性，在生物材料中的应用极为广泛，可以用于生物材料的制造和人体组织的修复。
此外，石墨烯还可以利用其导电性能制造出高灵敏的生物传感器，使得医疗筛查过程更为快速和准确。
4. 环境保护领域随着环境问题日益严重，石墨烯在环境保护领域的应用越来越受到重视。
石墨烯可以制造出高效的净水设备，可用于废水处理或海水淡化。
同时，石墨烯还可以用于制造防辐射服、空气净化器等环保设备，提高环境净化的效率。
二、石墨烯面临的挑战目前，石墨烯制造成本较高，使得它在大规模生产和应用方面面临很大的挑战。
为了解决这个问题，科学家们正在研究各种新的制备技术，以使得石墨烯的生产成本降低。
2. 稳定性问题石墨烯的稳定性也是一个重要的挑战。
由于石墨烯是一个十分薄且容易损坏的材料，因此在制造和使用过程中需要格外小心。
科学家们正在研究各种方法来提高石墨烯的稳定性，以便更安全地应用它在各种领域中。
3. 处理技术问题石墨烯的处理技术也是一个值得关注的挑战。
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•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。
石墨烯材料的性质及应用石墨烯是一种类似于石墨的二维材料，是由碳原子通过共价键连接成一个平面网络。
石墨烯的单层结构具有许多惊人的性质，如高导电性、高热导性、高强度、高柔韧性、高光学透明性等。
这些性质使得石墨烯材料在电子学、光学、能源、生物医学等领域应用极为广泛，有着巨大的潜力和市场前景。
1. 石墨烯的制备石墨烯最早是由英国的两位诺贝尔奖获得者安德里·海姆和康士坦丁·诺沃肖洛夫在2004年实验室中发现的。
目前，石墨烯的制备方法主要有以下几种：（1）机械剥离法机械剥离法是最早发现的石墨烯制备方法，其原理是通过石墨石材料的机械剥离可以获得单层石墨烯结构。
这种方法简单易行，但是有着较低的制备效率和较粗糙的表面。
（2）化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是一种典型的材料制备方法，通过在高温下将气相前体分子反应在金属基底上，可以实现石墨烯薄膜的制备。
该方法成品质量较高，但需要高成本设备和复杂操作。
（3）氧化还原法（GO/RGO）氧化还原法是用强酸处理粉末石墨制备氧化石墨（GO），再通过还原还原氧化石墨（RGO）的方法制备石墨烯的过程。
这种方法制备的石墨烯具有高度的可控性和高质量程度。
2. 石墨烯材料的性质石墨烯具有许多优异的性质和特点，使其成为当今材料科学中的新宠。
（1）高导电性石墨烯中的碳原子只有两个相邻的原子可以形成共价键，因此石墨烯的电子可以自由运动，电荷载流性能极佳。
它的电学性质趋近于一个理想的二维金属，因此在电子学、光学、能源、生物医学等领域被广泛应用。
（2）高热导性由于石墨烯中碳原子的高度紧密排列，热量可以快速传导。
与金属材料相比，石墨烯的热导率达到了非常高的数值，这种性质需要在热管理、电子冷却等应用中得到广泛应用。
（3）高强度和高柔性石墨烯具有极高的强度和柔性，在普通条件下可承受巨大的拉力和压力，同时保持材料的完整性，因此在制备微型机械、生物传感器等领域应用中具有很大的潜力。
石墨烯的制备、结构、性能及应用前景摘要：石墨烯由于其特殊的结构、性能，引起了科学家的关注。
本文对其结构及性能进行了简要分析，综合了一些常见的石墨烯制备方法，如微机械剥离法、取向附生法、化学气相沉淀法（CVD法）等，并进行了简要对比分析。
最后结合了当前石墨烯与石墨烯复合材料的制备、医药领域的应用及其在电化学领域应用，展望了石墨烯的未来发展前景。
关键词：石墨烯，制备方法，应用自2004年Novoselov和Geim等发现石墨烯以后，近来石墨烯成为科学界研究的热点话题[1]。
石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的碳质新材料，每个碳原子以sp2杂化形成共价键的方式与另外3个碳原子相连，继而排列成为蜂窝状的晶格，每个碳原子上剩余的1个p轨道，垂直与晶格平面杂化形成*π带( 导带) 和π带( 价带)，控制着晶格面内的导电现象，其基本机构为有机材料中最稳定的苯六元环，这种特殊的二维结构导致石墨烯展现出各种特殊的性能，其独特的晶体结构特征吸引了科学家们的广泛关注[2]。
石墨烯的理论厚度仅为0.35nm，是目前发现最薄的二维材料。
石墨烯可以包裹形成零维富勒烯，也可以卷起来形成一维的碳纳米管，同样也可以层层堆叠成三维的石墨。
石墨烯中的各个碳原子之间的连接十分柔韧，当对其施加外部机械力时，碳原子面就会弯曲变形，从而碳原子不用重新排列，就保持了该材料结构的稳定性。
另外，石墨烯因具有高的比表面积、突出的导热性能和力学性能及其非凡的电子传递性能等一系列优异的性质。
石墨烯的制备问题也就自然浮现，最初采用的微机械剥离制备的石墨烯，具有优异的物理性质，为物理学研究提供了平台。
然而微机械剥离制备的石墨烯产量低，难于实现大量生产。
为了大量制备高质量石墨烯，科学家们开始尝试了用各种不同的方法，企图需找一种高效优质的方法。
目前，制备石墨烯的几种方法包括：微机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法和CVD 方法等[3]。
1 微机械剥离法机械剥离法，就是通过对石墨晶体施加机械力（摩擦力、拉力等）将石墨烯或石墨烯纳米片层从石墨晶体中分离出来的方法。
计算结果表明，在石墨晶体中相邻两层石墨烯之间的范德华作用能约为2eVnm-2，因此石墨片层很容易在机械力的作用下剥离。
用机械剥离法将普通的石墨片层减至最薄的努力可以追溯到1960年，当时委内瑞拉电镜学家HumbertoFernández- Morán试图寻找一种具有足够强度的对电子束透明的并且质地均一的材料作为样品的支持膜，他成功地从石墨晶体中剥离出了厚度为5 nm（约15层石墨烯）的石墨片层。
但从那以后，机械剥离法减薄石墨片层的研究几乎停滞了。
1990年以后，随着富勒烯和碳纳米管的发现，关于石墨烯的研究再次兴起。
一种简单有效但与上述方法有所区别的机械剥离法在2004年第一次得到了报道[4]，该方法直接导致了石墨烯的发现。
具体来说，就是利用离子束首先在1mm厚的高定向热解石墨表面用氧等离子刻蚀。
在表面刻蚀出宽20微米到2毫米、深5微米的微槽，并将其用光刻胶粘到玻璃衬底上，然后用透明胶带从光刻胶上反复剥离，最后用丙酮光刻胶溶解，那些留在光刻胶上的较薄的石墨烯片层也即分散在了丙酮溶液中。
将SiO2/Si衬底在丙酮溶液中浸过后，再用大量的水和丙醇冲洗衬底，一部分石墨片层就留在了衬底上，然后将衬底在丙醇中超声，最后留在衬底上的基本上都是厚度小于10nm 的片层，其中就有单层的石墨烯。
直到现在，利用微机械剥离法获得的石墨烯的质量仍然是最好的，被广泛的应用在凝聚态物理等基础研究中。
然而，微机械剥离法无法应用在石墨烯的宏量制备中，为了在提高石墨烯产量的同时最大限度地保留石墨烯优异性能，一种新的机械剥离法逐渐得到人们的重视，主要是以机械磨为剥离的工具来大量制备高质量的石墨烯，如臼式研磨仪和搅拌球磨[5]。
2 取向附生法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，冷却到850℃后，之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，镜面形状的单层的碳原子“孤岛”布满整个基质表面，最终它们可长成完整的一层石墨烯，第一层覆盖80%后，第二层开始生长[6]。
底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用，而第二层就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。
3 外延生长法利用硅的高蒸汽压，在高温（通常>1400℃）和超高真空（通常<10-6Pa）条件下使硅原子挥发，剩余的碳原子通过结构重排在SiC表面形成石墨烯层。
先将6H-SiC单晶表面进行氧化或H2刻蚀预处理，在超高真空下（1.33×10-8Pa）加热至1000℃去除表面氧化物，通过俄歇电子能谱(Auger electron spectroscopy)确认氧化物已完全去除后，样品再加热至1250-1450℃并恒温10-20 min，所制得的石墨烯片层厚度主要由这一步骤的温度所决定，这种方法能够制备出l-2碳原子层厚的石墨烯，但由于SiC晶体表面结构较为复杂，难以获得大面积、厚度均一的石墨烯。
Berger等利用该方法分别制备出了单层和多层石墨烯并研究了其性能。
与机械剥离法得到的石墨烯相比，外延生长法制备的石墨烯表现出较高的载流子迁移率等特性，但观测不到量子霍尔效应[7-8]。
4 电弧法石墨烯还可以通过电弧放电的方法制备，在维持高电压、大电流、氢气气氛下，当两个石墨电极靠近到一定程度时会产生电弧放电，在阴极附近可收集到CNTs以及其它形式的碳物质，而在反应室内壁区域可得到石墨烯，这可能是氢气的存在减少了CNTs及其它闭合碳结构的形成[9]。
Rao等通过电弧放电过程制备了2-4单原子层厚的石墨烯。
此法也为制备p型、n型掺杂石墨烯提供了一条可行途径。
5化学方法5.1 氧化还原法利用氧化反应在石墨层的碳原子上引入官能团，使石墨的层间距增大，从而削弱其层间相互作用，然后通过超声或快速膨胀将氧化石墨层层分离得到氧化石墨烯，最后通过化学还原或高温还原等方法去除含氧官能团得到石墨烯。
该方法是目前可以宏量制备石墨烯的有效方法，并且氧化石墨烯可很好地分散在水中、易于组装[10]。
因此被广泛用于透明导电薄膜、复合材料以及储能等宏量应用研究。
然而，氧化、超声以及后续还原往往会造成碳原子的缺失，因此化学剥离方法制备的石墨烯含有较多缺陷、导电性差。
石墨的氧化方法主要有Huminers、Brodie和Staudenmaiert三种方法，它们都是用无机强质子酸(如浓硫酸、发烟HNO3或它们的混合物)处理原始石墨，将强酸小分子插入石墨层间，再用强氧化剂（如KMn04、KClO4等）对其进行氧化。
Hummers氧化法的优点是安全性较高；与Hummers法及Brodie法相比，Staudemaier法由于使用浓硫酸和发烟硝酸混合酸处理石墨，对石墨层结构的破坏较为严重。
氧化剂的浓度和氧化时间对制备的石墨烯片的大小及厚度有很大影响阎，因此，氧化剂浓度及氧化时间需经过仔细筛选，才能得到大小合适的单层氧化石墨烯片[11]。
还原的方法有化学还原法、热还原法、电化学还原法等。
化学还原法中常用的还原剂有硼氢化钠、肼等阎，化学还原法可有效地将石墨烯氧化物还原成石墨烯，除去碳层间的各种含氧基团，但得到的石墨烯易产生缺陷，因而其导电性能达不到理论值。
热还原法是在N2或氩气气氛中对石墨氧物进行快速高温热处理，一般温度约为1000℃，温速率大于2000 ℃·min-1，使石墨氧化物迅速膨胀而发生剥离，同时可使部分含氧基团热解生成，从而得到石墨烯，该方法制备的石墨烯中的C和O的比一般约为10，高于用化学还原法制备的墨烯中C和O的比。
5.2 CVD法化学气相沉积法是上世纪60年代发展起来的一种制备高纯度、高性能固体材料的化学过程，早期主要用于合金刀具的表面改性，后来被广泛应用于半导体工业中薄膜的制备，如多晶硅和氧化硅膜的沉积。
CVD法制备石墨烯主要采用单晶Ni作为基体，但所制备出的石墨烯主要采用表面科学的方法表征，其质量和连续性等都不清楚[12-13]。
随后，人们采用单晶Co、Pt、Pd、Ir、Ru等基体在低压和超高真空中也实现了石墨烯的制备。
但直到2009年初，麻省理工学院的J.Kong研究组与韩国成均馆大学的B.H.Hong研究组才利用沉积有多晶Ni膜的硅片作为基体制备出大面积少层石墨烯，并将石墨烯成功地从基体上完整地转移下来，从而掀起了CVD法制备石墨烯的热潮。
石墨烯的CVD生长主要涉及三个方面：碳源、生长基体和生长条件（气压、载气、温度等）。
用CVD法制备石墨烯时不需颗粒状催化剂，它是将平面基底（如金属薄膜、金属单晶等）置于高温可分解的前驱体（如甲烷、乙烯等）气氛中，通过高温退火使碳原子沉积在基底表面形成石墨烯，最后用化学腐蚀法去除金属基底后即可得到独立的石墨烯片[14]。
通过对上述各种制备方法比较可知，微机械剥离法工艺简单，制备成本低和样品质量高，但是制备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；取向附生法的单层石墨烯薄片表现令人满意，缺点是生长的石墨烯往往厚度不均匀；外延生长法能够制备出1-2个碳原子层厚的石墨烯，不足之处是难以获得大面积、厚度均一的石墨烯；氧化还原法成本较低、高效、环保，并且能够大规模工业化生长，容易导致一些物理、化学性能的损失；化学气相沉积法则可以制备面积较大的石墨烯，但是其成本较高，工艺复杂。
6 石墨烯的应用由于石墨烯具有巨大的表面体积比和独特的高导电性等特性，石墨烯及其复合材料在电化学领域中有着诱人的应用前景，因此，石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的研究是石墨烯材料研究的一个重要领域[14]。
Fenghua Li等通过一步法合成石墨烯/SnO2纳米复合材料，通过循环伏安法、电极阻抗谱法测试了材料的超级电容器性能。
发现，复合材料的循环伏安曲线为矩形，当电压扫描速率增加时，比容量降低很少。
Wang等通过Hummers法制备了氧化石墨，经H2还原氧化石墨合成了石墨烯及石墨烯一聚苯胺复合纸，并对其进行了电化学测试。
结果表明该石墨烯基复合纸具有好的拉伸强度，及大而稳定的电化学容量，这要比石墨烯纸及很多实际应用的碳基电极大得多，石墨烯基复合材料的这些令人感兴趣的特性，必使其成为超级电容器中自由电极最有前途的材料[15]。
上述研究结果说明石墨烯材料应用于超级电容器有其独特的优势。
尽管目前的研究与实际应用有一定的差距，但是也展现出其在超级电容器中的应用潜力，因为基于石墨烯的超级电容器具有良好的功率特性。
除了显示出作为超级电容器、锂离子电池和燃料电池电极材料的巨大潜力外，石墨烯在太阳能电池应用方面也展现出独特的优势[16]。
铟锡氧化物由于其高的电导率和光透射率已被广泛用作太阳能电池的电极材料，但由于铟资源稀缺，人们急需要寻找一些替代品来代替ITO。
