石墨烯是由碳原子构成的二维晶体，它只有一层原子厚度，最早是由英国曼彻斯特大学的Novoselov等利用胶带剥离高定向石墨的方法获得，石墨烯具有独特的光学性能与电学性能等，使得它具有了广泛的应用前景以及巨大的商业价值。石墨烯的各种应用首先都需要实现对石墨烯的大规模可复制的制备，物理方法的制备石墨烯往往可控性低，难以大规模合成，而化学制备则有所不同。
1 石墨烯介绍
石墨具有三维的层状结构，当这个层数小于10时，表面就会呈现出与一般石墨不同的电子状态，因此，10层以下的石墨称为石墨烯，而不仅仅是单层。石墨烯的晶体结构与苯环类似，具有极为优异的力学性质和结构刚性，有很强的硬度，还具备有良好的导电性能，是世界上目前已知的最薄最坚硬的纳米材料，在未来的很多电子元件中，石墨烯的应用都被认为是可以带来巨大改变的。
石墨烯具有非常好的导热性能，是目前为止已发现的导热系数最高的碳材料。石墨烯也具有非常好的光学特性，看上去几乎是透明的，对光的吸收率很低。石墨烯具有超疏水性和超亲油性，可以吸附和脱附各种原子与分子。石墨烯的化学性质和石墨有些类似，它具有生物相容性、氧化性、还原性，很有很强的稳定性。
2 石墨烯的化学制备
对石墨烯的许多应用都需要首先实现对石墨烯的大规模的可复制的制备，并且制备出的石墨烯需要结构规整，厚度和尺寸可控。物理方法的制备往往不可控或者不能大规模制备，相比之下，化学气相沉积法为石墨烯的合成与制备提供了一条可行路径。
制备大面积高质量的石墨烯一直都是石墨烯研究的重要课题。氧化还原法是常温下在溶液中制备石墨烯的一种方法。氧化还原装置简单，易于流程化与规模化，装置设备维护起来很方便而且成本也相对较低。关键的是，通过氧化还原法制备的石墨烯可以通过简单的沉积工艺沉积到任何基底上面去，方便组装。
氧化还原法是先利用强氧化剂和强酸对石墨进行氧化反应，然后在通过一定的方法把生成物还原成石墨烯。氧化还原反应的优势在于它是一种可以在常温下使用的制备石墨烯的方法，简单而温和，设备与工艺都很简单，相对来说想要实现石墨烯制备的产业流程化比较简单。但是这种方法在制备石墨烯的过程中会产生比较严重的污染情况，且需要进行后处理，而且制备出来的石墨烯面积也不足够大，生产出来的石墨烯还不能很好地达到要求。
石墨烯的化学改性可通过化学修饰、表面官能化等方式来进行。石墨烯与氢键的结合可形成石墨烯的氢化物，它与石墨烯表现出了不同的电子结构与晶体状态。氢化反应将石墨烯从半金属状态转变成了半导体状态，在去氢化之后又能够恢复其半金属性质。
碳材料在化学催化中一直都受到广泛的关注，表面催化反应涉及到固体表面的游离电子与吸附到的气体分子轨道之间的相互作用。石墨烯相较于石墨来说，其表面具有更强的反应活性，这就说明了石墨烯的电子结构对表面活性具有调变作用。
3 结语
自自石墨烯的稳定结构被发现以来，由于石墨烯在光学、电学和力学方面都有具有优异的特性表现，因此，其在材料、纳米、能源和医药等方面都具有重要的应用前景，是未来世界一种优异的材料选择。所以人们对于石墨烯的研究不断重视与深入，在石墨烯的研究方面也不断取得多方面的重要进展，为了使石墨烯能够大规模，低成本的合成，并在人工可控制的范围内进行合成，人们尝试了多种方式。在尝试的各种方法中，通过化学方法进行制备，也已取得了相对不错的成绩，已经研发出来通过化学方式规模制备石墨烯的可行性，就是通过化学气相沉积法和溶液化学法。与此同时，对于石墨烯的可控生长，也取得了理想的进展，已经可以实现纳米级石墨烯、微米级石墨烯，甚至是厘米型石墨烯的有效制备。在此基础上，人们对于石墨烯的厚度也实现了初步可控，从而使其表现出良好的电子结构和性质。总而言之，对于石墨烯的研究热潮在全面展开，对于石墨烯的应用也必将在此基础上取得更好的发展和推广。
［1］傅强，包信和.石墨烯的化学研究进展［J］.科学通报，2009，54（18）：2657-2666.
［2］杨贻婷，赵西坡，吴涛，等.化学法制备石墨烯研究进展［J］.高分子通报，2014，（6）：122-127.
石墨烯是由碳原子构成的二维晶体，它只有一层原子厚度，最早是由英国曼彻斯特大学的Novoselov等利用胶带剥离高定向石墨的方法获得，石墨烯具有独特的光学性能与电学性能等，使得它具有了广泛的应用前景以及巨大的商业价值。石墨烯的各种应用首先都需要实现对石墨烯的大规模可复制的制备，物理方法的制备石墨烯往往可控性低，难以大规模合成，而化学制备则有所不同。1 石墨烯介绍石墨具有三维的层状结构，当这个层数小于10时，表面就会呈现出与一般石墨不同的电子状态，因此，10层以下的石墨称为石墨烯，而不仅仅是单层。石墨烯的晶体结构与苯环类似，具有极为优异的力学性质和结构刚性，有很强的硬度，还具备有良好的导电性能，是世界上目前已知的最薄最坚硬的纳米材料，在未来的很多电子元件中，石墨烯的应用都被认为是可以带来巨大改变的。石墨烯具有非常好的导热性能，是目前为止已发现的导热系数最高的碳材料。石墨烯也具有非常好的光学特性，看上去几乎是透明的，对光的吸收率很低。石墨烯具有超疏水性和超亲油性，可以吸附和脱附各种原子与分子。石墨烯的化学性质和石墨有些类似，它具有生物相容性、氧化性、还原性，很有很强的稳定性。2 石墨烯的化学制备对石墨烯的许多应用都需要首先实现对石墨烯的大规模的可复制的制备，并且制备出的石墨烯需要结构规整，厚度和尺寸可控。物理方法的制备往往不可控或者不能大规模制备，相比之下，化学气相沉积法为石墨烯的合成与制备提供了一条可行路径。制备大面积高质量的石墨烯一直都是石墨烯研究的重要课题。氧化还原法是常温下在溶液中制备石墨烯的一种方法。氧化还原装置简单，易于流程化与规模化，装置设备维护起来很方便而且成本也相对较低。关键的是，通过氧化还原法制备的石墨烯可以通过简单的沉积工艺沉积到任何基底上面去，方便组装。氧化还原法是先利用强氧化剂和强酸对石墨进行氧化反应，然后在通过一定的方法把生成物还原成石墨烯。氧化还原反应的优势在于它是一种可以在常温下使用的制备石墨烯的方法，简单而温和，设备与工艺都很简单，相对来说想要实现石墨烯制备的产业流程化比较简单。但是这种方法在制备石墨烯的过程中会产生比较严重的污染情况，且需要进行后处理，而且制备出来的石墨烯面积也不足够大，生产出来的石墨烯还不能很好地达到要求。石墨烯的化学改性可通过化学修饰、表面官能化等方式来进行。石墨烯与氢键的结合可形成石墨烯的氢化物，它与石墨烯表现出了不同的电子结构与晶体状态。氢化反应将石墨烯从半金属状态转变成了半导体状态，在去氢化之后又能够恢复其半金属性质。碳材料在化学催化中一直都受到广泛的关注，表面催化反应涉及到固体表面的游离电子与吸附到的气体分子轨道之间的相互作用。石墨烯相较于石墨来说，其表面具有更强的反应活性，这就说明了石墨烯的电子结构对表面活性具有调变作用。3 结语自自石墨烯的稳定结构被发现以来，由于石墨烯在光学、电学和力学方面都有具有优异的特性表现，因此，其在材料、纳米、能源和医药等方面都具有重要的应用前景，是未来世界一种优异的材料选择。所以人们对于石墨烯的研究不断重视与深入，在石墨烯的研究方面也不断取得多方面的重要进展，为了使石墨烯能够大规模，低成本的合成，并在人工可控制的范围内进行合成，人们尝试了多种方式。在尝试的各种方法中，通过化学方法进行制备，也已取得了相对不错的成绩，已经研发出来通过化学方式规模制备石墨烯的可行性，就是通过化学气相沉积法和溶液化学法。与此同时，对于石墨烯的可控生长，也取得了理想的进展，已经可以实现纳米级石墨烯、微米级石墨烯，甚至是厘米型石墨烯的有效制备。在此基础上，人们对于石墨烯的厚度也实现了初步可控，从而使其表现出良好的电子结构和性质。总而言之，对于石墨烯的研究热潮在全面展开，对于石墨烯的应用也必将在此基础上取得更好的发展和推广。参考文献［1］傅强，包信和.石墨烯的化学研究进展［J］.科学通报，2009，54（18）：2657-2666.［2］杨贻婷，赵西坡，吴涛，等.化学法制备石墨烯研究进展［J］.高分子通报，2014，（6）：122-127.
文章来源：化学研究 网址: http://hxyj.400nongye.com/lunwen/itemid-12112.shtml
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