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综上所述无论是块体还是纳米级别的石墨烯基材料在很多应用方面都有很大的潜力。
1.4 石墨烯的合成方法
1.4.1机械剥离法
微机械剥离法是盖姆等人于2004年用一种简单的方法，利用这种方法成功地从高定向热解石墨上剥离并观察到单层石墨烯 [17] ，并且这样得到的石墨烯可以在外界环境下稳定存在。
这种方法是指将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来，典型制备方法是用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行摩擦,体相石墨的表面会产生絮片状的晶体,在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。将这些单层分散在丙酮溶液中，并通过超声洗涤将一些厚度小于10 nm的片层贴附到覆有SiO2薄膜的硅基片上，以方便利用光学显微镜(OM)，扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察制备的石墨烯片的层数和形貌。制备得到的石墨烯的晶体结构较规整，但缺点是此法利用摩擦石墨表面获得的薄片来筛选出单层的石墨烯薄片,其尺寸不易控制,无法可靠地制造长度足供应用的石墨薄片样本。目前发现的其他剥离法还包括淬火法[18] 、静电沉积法[19]等。但是利用上述方法很难得到单独的单原子层厚的石墨烯片，再加上产率也低，不适合大规模生产和应用。
采用该方法制备石墨烯时产量也较低，不适合用于石墨烯的大量制备，一般仅仅作为实验室的研究。
1.4.2 外延生长法
Berger等人利用此方法，通过加热SiC，获得了薄层石墨烯，具体操作过程是通过加热单晶6H-SiC或4H脱除Si，在其表面上分解出石墨烯片层 [20]。将样品的表面进行氧化或者氢气蚀刻后，在超低压高真空下进行电子轰击加热到1000℃以去除表面的氧化物，然后升温至1250℃～1450℃，保持恒温20min以内，最终可得到石墨烯薄片，值得注意的是温度会影响石墨烯的厚度，过程中应注意对温度的控制。此方法可以制备出1-2碳原子层厚的石墨烯，近年来被成功的用于制备石墨烯，但它的缺陷在于SiC晶体表面结构比较复杂，获得厚度均一、面积较大的石墨烯比较困难。
1.4.3 氧化石墨还原法
石墨常用的氧化方法主要有三种：Standenmaier法[21]、Bredie法[22]、Hummers法[23], 这三种方法都是用强氧化酸处理原石墨，强氧化酸小分子嵌入石墨层之间，然后对其进行氧化。
Hummers法大概过程是将天然鳞片石墨(NG)和无水硝酸钠(NaNO3)混合后加入到浓硫酸(H2SO4)中，然后把反应装置放在冰水浴中，同时在强力搅拌下的情况下加入强氧化剂高锰酸钾高锰酸钾(KMnO4)，文持温度不变，接着用体积分数为30%的过氧化氢(H2O2)还原未反应的高锰酸钾(KMnO4)和反应过程生成的二氧化锰(MnO2)，一边反应一边加入大量的水，最后经过滤、洗涤、干燥得到氧化石墨(GO)。
Brodie法是先用发烟硝酸(HN03)处理天然鳞片石墨，在处理过程中硝酸根离子插入石墨片层间，然后用氧化剂高氯酸钾(KClO4)进一步对石墨氧化，随后将大量去离子水加在反应混合物中，最后过滤、洗涤、干燥得到GO。
Standenmaier法是先将浓硫酸(H2SO4)和发烟硝酸(HNO3)混合，然后对石墨粉进行处理，接着用氧化剂高氯酸钾(KClO4）氧化石墨而得到氧化石墨。以上这三种氧化方法，Brodie法所得石墨氧化程度较低，所得氧化石墨不利于对石墨烯的制备；Standenmaier法由于所使用的浓硫酸和发烟硝酸混合酸氧过程度高，对石墨层结构的破坏较为严重；而Hummers氧化法没有这些缺陷，它氧化石墨的程度适中，对石墨层间结构破坏较小，且安全系数高。由于Hummers这种制备方法，可以获得独立的单层石墨片，而且产量高，所以受到广泛应用。
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