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大尺寸石墨烯的规模化制备技术
作者：，日期：2009-08-06

　　  石墨烯（即单层石墨）自从2004年被发现以来，立即成为近几年来最受科学界关注的材料之一。这一世界上最薄的物质不仅打破了人们传统认为的二维晶体无法稳定存在的概念，更为重要的是它与三维材料相比，在众多方面均具有新颖而且突出的性质与性能，展现出了极为诱人的应用前景。因此，石墨烯的高效制备成为了一个受到极大关注的重要课题。目前，石墨烯的制备主要有机械剥离、外延生长、化学气相沉积(CVD)和溶液相制备等四种方法。前三种方法虽然能获得较高质量的石墨烯，但它们因制备效率低或因反应条件苛刻而不利于大规模的制备。相比较而言，溶液相制备体系操作简便、产量大，同时石墨烯溶胶的产物形式也为材料的进一步加工、成型带来了便利。但现阶段该方法依然存在一些问题和缺点亟待解决。首先是目前制备的石墨烯尺寸较小且分布不均一，给其某些应用带来不利的影响。另一方面，还原过程极易导致疏水的石墨烯产物的不可逆团聚。虽然有一些方法抑制团聚的发生，但这需要精确地控制反应条件，或需要添加价格较为昂贵的小分子稳定剂；而且，所得石墨烯溶液的浓度普遍很低，离大规模制备的目标还有较大的距离。因此，如何通过简便的手段获得高浓度且稳定的大面积石墨烯胶体溶液是溶液相合成中的一大难题。最近，我所刘兆平研究小组通过改进石墨烯的溶液相制备技术，成功实现了大尺寸石墨烯的规模化制备，石墨烯溶胶浓度可达5mg/mL。所制得的单片石墨烯的尺寸达上百微米，远超出现有文献报道的结果。