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石墨烯密勒指数1.引言1.1 概述石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有许多独特的特性和潜在的应用价值。
它在2004年被两位诺贝尔奖得主安德鲁·盖门和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次成功制备出来，由于其独特的结构和出色的性能，石墨烯成为了材料科学中备受关注的研究领域之一。
石墨烯的结构可以被形象地描述为由碳原子组成的一个二维网格，其中碳原子之间通过共价键连接在一起，形成了一片稳定且紧密排列的结构。
这种排列方式使得石墨烯具有很高的强度和柔韧性，使其成为一种极具潜力的材料。
除了强度和柔韧性，石墨烯还具有许多其他的特性。
首先，它具有极高的导电性，可达到铜的130倍之多。
其次，石墨烯具有很高的热导率，这使得它在热管理领域有着广泛的应用前景。
此外，它还具有较低的密度、透明度、优异的光学特性以及化学和热稳定性等特点，使其在电子学、能源存储、催化剂等领域有着广泛的应用前景。
随着对石墨烯特性的深入研究，研究者发现了石墨烯的一个重要参数——密勒指数。
密勒指数是用来描述石墨烯晶体结构的一个指标，具体来说，它表示了石墨烯中晶格方向上的原子数目。
通过研究密勒指数，我们可以更好地理解石墨烯的结构和性质，进而对其进行更精确的控制和应用。
本文将对石墨烯的特性和密勒指数的定义和意义进行详细的介绍和解析。
通过对石墨烯密勒指数的研究，我们可以更好地了解石墨烯的结构和特性，为其在电子学、能源和材料科学领域的应用提供理论基础和技术支持。
最后，我们还将探讨石墨烯密勒指数研究的未来方向，为进一步的研究和开发提供参考。
1.2文章结构本文共分为三个部分：引言、正文和结论。
在引言部分，首先概述了石墨烯密勒指数的主题，并介绍了石墨烯作为一种新兴材料的特性。
然后，给出了本文的结构和目的，为读者提供了对全文内容的概览。
接下来是正文部分，其中包括了关于石墨烯特性的介绍和密勒指数的定义和意义。
在石墨烯的特性部分，我们将详细介绍石墨烯作为一种单层碳原子组成的材料的独特性质，如其优异的导电性、热导性和力学性能等。
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。
石墨烯复合材料研究进展摘要：近年来石墨烯因其优良的力学、电学、热学和光学等特性, 且添加到基体材料中可以提高复合材料的性能，拓展其功能，因此石墨烯复合材料的制备成为研究热点之一。
本文介绍了国内外对石墨烯复合材料的研究，对石墨烯复合材料的研究进展及现状进行了详细的介绍，并对石墨烯复合材料的发展趋势进行了展望。
关键词：石墨烯；复合材料；研究进展一、引言石墨烯因其优异的物理性能和可修饰性, 受到国内外学者的广泛关注。
石墨烯的杨氏模量高达1TPa、断裂强度高达130GPa，是目前已知的强度性能最高的材料，同时是目前发现电阻率最小的材料, 只有约10-8Ω·m；拥有很高的电子迁移率，且具有较高的导热系数。
氧化石墨烯作为石墨烯的重要派生物，氧化石墨烯薄片在剪切力作用下很容易平行排列于复合材料中, 从而提高复合材料的性能。
本文总结介绍了几种常见的石墨烯复合材料。
二、石墨烯复合材料（1）石墨烯及氧化石墨烯复合材料膜聚乙烯醇（PVA）结构中有非常多的羟基，因此其能与水相互溶解，溶解效果很好。
GO和PVA都可以在溶液中形成均匀、稳定的分散体系。
干燥成型后，GO在PVA中的分散可以达到分子水平，GO表面丰富的含氧官能团可以与PVA的羟基形成氢键，因此添加少量的GO可以显著提高复合材料的力学性能。
樊志敏[1]等制备出了氧化石墨烯纳米带/TPU复合膜。
通过机械测试显示，当加入氧化石墨烯纳米带的量为2%时，复合薄膜的弹性模量和抗拉强度与不加氧化石墨烯纳米带的纯TPU薄膜相比都得到了非常大的提高，分别提高了160%和123%。
马国富[2]等人发现，在聚乙烯醇（PVA）和氧化石墨烯（GO）复合制备的得复合薄膜中，GO均匀的分散在PVA溶液中，PVA的羟基与GO表面的含氧基团发生相互作用复合而不分相。
加入GO之后，大大提高了复合膜的热稳定性，当加入的GO量为3%时，纳米复合膜力学性能测试出现最大值，此时断裂伸长率也出现了最大值，这表明在此GO含量时复合膜有最佳性能；与不加GO的纯PVA膜相比，当加入的GO量为3%时，耐水性也大大地提高。
氧化石墨烯的制备及应用研究进展孟竹;黄安平;张文学;郭效军;张永霞;朱博超【摘要】The new carbon material graphene oxide has been widely concerned with its excellent structural prop-erties. The simple and safe preparation method is also suitable for mass production. Atpresent,graphene oxide has been applied in many fields and has good research results. This article,referring to the latest literature,mainly in-troduces the method of preparing oxidized graphite with widely used Hummers and the new preparation method using different oxidation systems. The development of the application fields ofmedical,polymer,electrochemical and dye treatment by using the excellent specific surface area of oxidized graphite and many hydrophilic groups were summa-rized,and the problems in the preparation and application of the oxidized graphene were summed up,and its poten-tial application in the future was prospected.%新型碳材料氧化石墨烯因其优良的结构性能得到广泛的关注,简单、安全的制备方法也适合大量生产,目前氧化石墨烯已被应用在诸多领域并有良好的研究成果.该文主要介绍了广泛使用的Hummers制备氧化石墨烯的方法以及使用不同氧化体系的新型制备方法,综述了利用氧化石墨烯优异的比表面积和诸多的亲水基团等特性在医学、聚合物、电化学、染料处理等应用领域的发展现状,总结了氧化石墨烯在制备及应用中易出现的问题,并对其未来潜在的应用前景做出展望.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】6页(P95-99,111)【关键词】氧化石墨烯;制备;应用【作者】孟竹;黄安平;张文学;郭效军;张永霞;朱博超【作者单位】西北师范大学化学化工学院,甘肃兰州730070;中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060;中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060;中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060;西北师范大学化学化工学院,甘肃兰州730070;西北师范大学化学化工学院,甘肃兰州730070;中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060【正文语种】中文【中图分类】O613.712004年英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现了石墨烯，由于其特殊的蜂窝状二维结构，在力学强度上拥有突出的表现：杨氏模量(～1000GPa)，断裂强度(～130GPa)，弹性模量(～0.25TPa)，而且具有良好的导电性(106S/cm)，优异的比表面积(2630m2/g)[1]。
石墨烯的功能化改性及应用研究石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有出色的物理、化学和机械性能。
自2004年被成功分离以来，石墨烯在能源、材料、生物医学等领域的应用引起了广泛。
然而，石墨烯的化学稳定性、生物相容性以及在水溶液中的分散性等问题限制了其广泛应用。
因此，对石墨烯进行功能化改性具有重要的实际意义。
功能化改性是提高石墨烯应用性能的有效途径。
改性的方法主要包括氧化、还原、官能团化、共价键合等。
通过这些方法，可以改变石墨烯的表面性质、水溶性、分散性等，以满足不同应用场景的需求。
氧化石墨烯是一种常见的石墨烯衍生物，通过在石墨烯表面引入羟基、羧基等基团，提高其水溶性和分散性。
还原氧化石墨烯则是在氧化石墨烯的基础上，通过还原剂将氧化基团还原为氢基团，以恢复石墨烯的导电性能。
官能团化石墨烯是通过化学反应在石墨烯表面引入特定官能团，如氨基、巯基等。
这些官能团可以与其它分子或离子反应，实现对石墨烯功能的进一步拓展。
共价键合则是通过在石墨烯表面引入功能化的基团，实现与其他分子或材料的键合。
经过功能化改性后，石墨烯在各个领域的应用研究得到了广泛开展。
在电子领域，功能化石墨烯可用于制作透明导电膜、场效应晶体管、储能器件等。
在纳米制备领域，功能化石墨烯可用于制备纳米药物、纳米催化剂、纳米传感器等。
在复合材料领域，功能化石墨烯可用于增强金属、陶瓷、高分子等材料，提高其力学、电磁、热学等方面的性能。
功能化石墨烯在能源、生物医学等领域也有广泛的应用前景。
尽管石墨烯的功能化改性和应用研究已经取得了显著的进展，但仍存在许多问题需要进一步探讨。
功能化改性的方法需要进一步完善，以提高石墨烯的性能和稳定性。
石墨烯的大规模制备和分离仍然是亟待解决的问题，需要开发更为高效和经济的方法。
石墨烯的生物相容性和生物活性需要进一步研究，以拓展其在生物医学领域的应用范围。
本文介绍了石墨烯的功能化改性及其应用研究。
通过氧化、还原、官能团化和共价键合等方法，可以改善石墨烯的性能和应用范围。
石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用研究进展结合当前利用石墨烯材料特殊二维结构、优良物理化学特性来改善锂离子电池较低能量密度、较差循环性能等缺陷的研究热点，综述石墨烯材料及石墨烯复合材料在锂离子电池负极材料中的应用研究进展，指出现有电极材料的缺陷和不足，讨论作为锂离子电池电极的石墨烯复合材料结构与功能调控的重要性，并简要评述石墨烯在相关领域中所面临的挑战和发展前景。
标签：石墨烯;锂离子电池;负极材料石墨烯是一种结构独特并且性能优异的新型材料，它是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层二维蜂窝状结构，被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元[1，2]。
由于石墨烯具有高导电性、高导热性、高比表面积、高强度和刚度等诸多优良特性，在储能、光电器件、化学催化等诸多领域获得了广泛的应用，特别是在未来实现基于石墨烯材料的高能量密度、高功率密度应用有着非常重要的理论和工程价值。
理想的石墨烯是真正的表面性固体，其所有碳原子均暴露在表面，具有用作锂离子电池负极材料的独特优势：（1）石墨烯具有超大的比表面积，比表面积的增大可以降低电池极化，减少电池因极化造成的能量损失。
（2）石墨烯具有优良的导电和导热特性，即本身已具有了良好的电子传输通道，而良好的导热性确保了其在使用中的稳定性。
（3）在聚集形成的宏观电极材料中，石墨烯片层的尺度在微纳米量级，远小于体相石墨的，这使得Li+在石墨烯片层之间的扩散路径较短;而且片层间距也大于结晶性良好的石墨，更有利于Li+的扩散传输。
因此，石墨烯基电极材料同时具有良好的电子传输通道和离子传输通道，非常有利于锂离子电池功率性能的提高。
1 石墨烯直接作为锂离子电池负极材料商业化锂离子电池石墨负极的理论容量为372 mAh/g。
为实现锂离子电池的高功率密度和高能量密度，提高锂离子电池负极材料的容量是一个关键性问题。
无序或比表面积高的热还原石墨烯材料具有大量的微孔缺陷，能够提高可逆储锂容量。
因此，相对石墨材料，石墨烯的储锂优点有：（1）高比容量：锂离子在石墨烯中具有非化学计量比的嵌入?脱嵌，比容量可达到700～2000 mAh/g，远超过石墨材料的理论比容量372 mAh/g（LiC6）;（2）高充放电速率：多层石墨烯材料的面内结构与石墨的相同，但其层间距离要明显大于石墨的层间距，因而更有利于锂离子的快速嵌入和脱嵌。
针对氧化石墨烯电催化还原的合成与应用近年来，氧化石墨烯作为一种新型的碳材料备受关注。
其具有高度的表面积、优异的导电性以及独特的化学稳定性等诸多优点，广泛应用于电化学催化领域。
在其中，电催化还原反应，即CO2还原反应是一个备受关注的话题。
一、氧化石墨烯的合成方法氧化石墨烯目前有许多种合成方法，包括化学氧化法、还原剂还原法、热处理法、电化学氧化还原法等。
其中最为常见的是化学氧化还原法和还原剂还原法。
化学氧化法是最早被报道的氧化石墨烯合成方法。
该方法通过强酸氧化石墨烯而得到氧化石墨烯。
然而，由于强酸氧化会造成石墨烯原有性质的严重破坏，因此该方法在制备高质量石墨烯方面存在一些局限性。
近年来，还原剂还原法逐渐成为氧化石墨烯的合成首选。
该方法是利用还原剂对氧化石墨烯进行还原，得到高质量的氧化石墨烯。
与化学氧化法相比，该方法制备的氧化石墨烯晶格结构更为完整，其性质得到更好的保留。
二、氧化石墨烯在电催化还原反应中的应用氧化石墨烯具有优异的电化学性质，其高度的表面积、良好的催化活性以及近零的电子机率等特点，使其成为一种非常有效的电催化还原剂。
在电催化还原反应中，氧化石墨烯经常作为电极材料被使用。
氧化石墨烯电极的优点在于其良好的电子输导性、超大的比表面积以及高度的化学稳定性。
在CO2还原反应中，氧化石墨烯电极同样起到关键作用。
通过电子传递和催化作用，氧化石墨烯电极能够实现高效的CO2还原反应，将CO2转化为有用的化学品。
三、氧化石墨烯在CO2还原中的应用氧化石墨烯在CO2还原中的应用主要包括三个方面：单质碳、甲醇以及醇类化合物的制备。
其中，单质碳是最为简单的CO2还原产物，其可以被利用于电池、催化剂等领域。
而甲醇和醇类化合物则更为复杂，涉及到更多的催化机理和反应路径。
在实验中，许多研究者通过优化催化剂和反应条件来提高氧化石墨烯的催化活性，实现高效的CO2还原反应。
例如，研究者通过在氧化石墨烯表面引入金属纳米颗粒，实现了高效的CO2还原反应，产物可达到95%以上。
2017年2月
第32卷第4期
渭南师范学院学报JournalofWeinanNormalUniversityFeb．2017Vol．32No．4
【现代应用技术研究】
石墨烯合成及应用研究进展党民团1，2，麻小强1，2（1．渭南师范学院化学与材料学院，陕西渭南714099；2．陕西省煤基低碳醇工程研究中心，陕西渭南714099）
摘要：石墨烯具有特殊的化学结构及卓越的力、热、光、电等物理性能，在材料、电子器件、新能源等
新兴产业领域有着巨大的应用前景，其制备及应用均取得了令人鼓舞的研究进展。在简要综述石墨烯的结构与特异性能的基础上，重点综述了近年来石墨烯制备、应用研究及产业化的新进展，比较并分析了剥离法、化学气相沉积法、外延生长法、溶剂热法等现阶段几种主要石墨烯制备方法的特点，提出了未来我国石墨烯产业的发展建议。关键词：石墨烯；制备；应用；进展中图分类号：TB383文献标志码：A文章编号：1009－5128（2017）04－0016－06收稿日期：2016－07－08基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目：微孔聚苯胺/石墨烯纳米复合材料对有害气体相应行的研究（14JK1257）；渭南师范学院特色学科建设项目：秦东化工、材料技术调查（14TSXK04）
作者简介：党民团（1962—），男，陕西富平人，渭南师范学院化学与材料学院教授，
主要从事化学教学
及化学、材料方面的研究。
2004年，英国物理学家Geim、Novoseiov等首次成功采用机械剥离法从石墨中制得石墨烯，颠覆了物
理学界“二维原子晶体不可能在有限温度下稳定存在”的传统思维定式，震撼了凝聚态物理界。石墨烯特殊稳定的二维结构和独特的力学、电学、光学、热学等理化性能迅速成为全球物理、化学、材料等众多学科研究者高度关注的热点前沿研究领域［1］。石墨烯结构稳定、比表面大、导电性强、强度及韧性高；
石墨烯
可塑性极大，可包裹成零维度的富勒烯，亦可卷曲成一维的碳纳米管或堆垛成三维石墨，是构建其他维数碳材料的基本单元。故被欧盟、美国等西方发达国家视为新兴战略性材料，投入大量人力、物力和财力抢占这一战略高地。历经10余年的研究，石墨烯的制备及其在能源、信息、材料等领域的研究均取得了令人鼓舞的研究进展，预示了其广阔的发展前景［2］。
1石墨烯概述
1．1石墨烯的结构
图1石墨烯分子结构示意图石墨烯是由单层碳原子以sp2杂化形式成键形成的具有蜂窝状六边形结构的二维原子晶体，其结构如图1所示。在石墨烯内，各碳原子间通过σ键相连，键角为120°，键长约为0．142nm，这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性；每个碳原子的一个未成键P电子形成了与晶体平面垂直、遍及晶体的大П键，赋予了石墨烯良好的导电性［2－3］。
石墨烯是二维碳材料的统称。据六角形蜂巢结构的层数，石墨烯分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯（3～10层）
DOI:10.15924/j.cnki.1009-5128.2017.04.0032017年第4期党民团，麻小强：
石墨烯合成及应用研究进展
及多层或厚层石墨烯（厚度在10层以上、10nm以下）。单层石墨烯的厚度为0．35nm，是目前已知最轻薄
的材料。1．2石墨烯的性质
石墨烯的特殊化学结构使之具有区别于常规材料的特异理化性能，在以下几方面表现得尤为突出。（1）强导电性。石墨烯能隙为0，是目前已知最好的导电性材料
［4］。由于它的二维平面结构，使在晶
格中移动的电子不会发生散射。同时，组成石墨烯的各碳原子间存在极强的相互作用力，使得电子在运动的过程中几乎很难被其他因素所影响，电导率可达106S/m，比铜或银更低，
常温下其电子迁移率超过
15000cm2/（V·s），具有超强导电性
［4］。
（2）超强硬度与韧性。石墨烯是迄今为止世界上已知韧性最好、
最坚硬的材料
［5］，其硬度比以硬著
称的金刚石（莫氏硬度为10）还要高许多；它的韧性极好，断裂强度比最好的钢材还要高200倍，同时它又
有很好的弹性，其抗拉强度为125GPa，旨性模量为1．1TPa。（3）超大比表面积。单层石墨烯的厚度只有0．35nm（一个碳原子厚），由于其纳米级的超薄厚度，具
有超大的比表面积，在理想状态下，单层石墨烯的比表面积可达2630m2/g之多，
远高于同等条件下活性
炭的比表面，具有良好的吸附性能。因此，石墨烯可用作气体储存材料，石墨烯与锂形成的多孔复合材料具有极强的储氢能力；用石墨烯制作的微传感器可探测单个原子或分子，可以用于制作高灵敏度的气体传感器。（4）特异的导热性。石墨烯稳定的晶体结构使得它具有非常好的导热性能，有关实验测得，单层石墨烯
的室温导热率为5300W/（m·K），禁带宽度几乎为0，远高于室温下金属铜的热导率400W/（m·K），也远
优于碳纳米管和金刚石。与普通金属材料热胀冷缩的性质不同，石墨烯的热导率随温度的升高而降低。（5）高透光率。单层石墨烯对可见光的吸收率约为2．3%［6］，97．7%的可见光能从中穿透，其对可见光
几乎是完全透明的。随着层数增加，可见光透过率按2．3%递减。石墨烯优良的光学性能决定了其在光学相关领域的潜在应用前景，石墨烯透明导电薄膜可制作敏化太阳能电池或液晶设备的窗口层电极；石墨烯表面经过改性后可作为电子受体应用于有机光电器件和超级电容器电极等。
2石墨烯的制备方法
2．1剥离法
剥离法是一种通过对堆积的石墨进行反复剥离从而获得石墨烯的一种方法。［7］主要包括机械剥离、
热膨胀剥离、电化学剥离和溶液剥离等。［8］其中最常用的是微机械剥离法，也是最早制备石墨烯的方法，该剥离方法主要是在新鲜石墨晶体的表面使用机械力进行剥离得到石墨烯片层，然后将其转移到载体表面进而获得石墨烯。Novoselov等人［9］于2004年通过透明胶带对高定向热解石墨进行反复剥离的方法，
首次将石墨烯制备出来，填补了碳材料在二维晶体方面的空白，证实了石墨烯晶体能够单独存在的可能性。剥离法制备石墨烯的制备工艺操作简单，成本低廉，所得产品晶体结构完整，是一种简便经济的制备方法，对石墨烯的研究起到了极大的推动作用。但此法所制石墨烯产物层数与尺寸不可控、产率低，从而限制了该制备方法的广泛应用，仅被用于实验室研究。2．2印章切取转移印制法
此方法是在高压及高温的条件下，给印章的凸起处涂一层“转换层”（可将树脂类材料通过旋转涂布法均匀涂于印章表面），
然后将涂有转换层的印章按压在石墨上，通过按压使其在印章边缘产生极大的剪
应力，最后运用这种剪应力在石墨层上将石墨烯分离下来。而将石墨烯从印章转移到器件上的方法与上述过程基本类似，亦需要涂一层“固定层”，经过与之前相似的操作过程从印章上把石墨烯剥离下来。此方法的优势是操作过程较为简单，但同时也存在难以制备出单层石墨烯这一缺陷，Stephen等人［10］通过这
种方法制备出了厚度大约为1．3mm的4层石墨烯。2．3化学气相沉积法
化学气相沉积法（CVD）是一种在相对而言比较高的温度下，通过化学反应对含碳化合物进行分解，
·71·渭南师范学院学报第32卷然后使得石墨烯在基片上生长出来的技术。通常是在基底的表面形成一种过渡金属（如Cu、Co、Pt、Ir、Ｒu及Ni等）薄膜，以此薄膜作为催化剂，然后用CH4作为碳源，用气相解离的方法解离过渡金属薄膜，使得石墨烯片层在过渡金属薄膜表面逐步形成，最后采用强腐蚀性的酸性溶液对金属膜进行处理，进而制备出石墨烯。此法可以制备出大面积、高质量、理学性能良好的石墨烯片，是最有可能实现工业化的制备方法，但降低成本、完善工艺条件是其实现规模化工业生产需要解决的关键问题。2．4氧化—还原法
该方法是将石墨用强氧化剂氧化，—C=O、—C－OH及—COOH等含氧基团被插入石墨间层，增加其间距而成为石墨氧化物，然后用热力学膨胀或超声分散制得氧化石墨烯，再通过化学还原或热还原法将剥离后的氧化石墨烯还原为石墨烯［11］。这是一种成本较低、工艺简单的石墨烯制备方法，
有较强的可重复
性和较高的生产率，是很有希望成为工业化制备石墨烯的路径之一。但氧化—还原法制得的石墨烯常存在－OH基团的结构缺陷或拓扑缺陷导致其透明性及部分电学性能的损失，使石墨烯的应用受到限制。
2．5外延生长法
外延生长法是一种在单晶衬底上制备单晶石墨烯的方法。其基本原理是对碳化硅进行高温处理，将碳化硅中的硅原子蒸发后，使剩下来的碳原子通过发生结构重排，进而形成石墨烯。具体步骤是首先用H2或O2下对碳化硅样品进行刻蚀处理，然后在真空下用电子轰击加热去除氧化物，
再将样品温度加热到
1250℃至1450℃并保温20min，进而制备出较薄的石墨层
［12］。该法制备的石墨烯分为生长在硅表面和
碳表面两种，二者在导电性方面存在较大差异。外延生长法制备出的石墨烯具有大面积、高质量、高效率以及加工性能优等优点，但该制备方法往往也存在制备条件严苛、难以从衬底上分离石墨烯等缺陷，同时制备出的石墨烯层数也不可控，原料较为昂贵，相关技术还不够纯熟，所以要用于石墨烯的大量制造还有诸多困难，相关技术有待进一步完善和发展。2．6溶剂热法
溶剂热法是在媒介的临界温度下进行物质制备合成的一种有效方法。制备石墨烯时，将膨胀的石墨等反应物加入到乙醇、乙腈等有机溶剂（该溶剂必须能在高于临界温度和压力的情况下溶解大多数物质），然后将其置于密闭的高压釜中加热到临界温度后，利用系统自身产生的高压制备出石墨烯［13］。溶剂
热法是可用来规模制备高品质、无污染的石墨烯，但其较低的产率阻碍了其进一步的发展，探索此法与其他方法的结合有望使这一方法取得突破。
3石墨烯的应用
石墨烯的应用从其首次被成功剥离制备以来就备受各界关注。相较于其他材料而言，特异的力、热、光、电性能和稳定的化学性质，使其在材料、能源、信息、现代装备制造等各个领域的应用研究均取得了卓有成效的成果。3．1石墨烯在电化学领域的应用
3．1．1制备金属离子检测电极
石墨烯超高的比表面积可以使金属离子产生富集作用并提高金属离子的伏安法溶出灵敏度，运用这一特点人们经常用石墨烯电极对无机金属离子进行相关检测［14］。检测电极的制备是先将石墨烯加入到
Nafion溶液中将二者进行混合，形成混合溶液，进而滴涂该混合液于玻碳电极的表面，制成Nafion
－
石墨烯
复合材料修饰电极，最后用该复合电极对无机废金属离子进行检测。澳大利亚伍伦大学的Li等人就曾成功地利用Nafion－石墨烯复合材料修饰电极完成了对重金属离子Cd2+和Pb2+的检测，对Cd2+、Pb2+线性检
测范围分别为1．5～30ug/L和0．5～50ug/L。此前，美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器，就能很好地对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。3．1．2在生物传感器中的应用
石墨烯导电性能非常好，制备成本相较于其他材料而言十分低，极具规模化生产的相关条件。因此，
