2、石墨烯在太阳能电池方面的应用:美国斯坦福大学的Wu用石墨烯制备太阳能电池的透明导电薄膜,达到了前所未有的好效果,电池效率分别达到了1.7%。随着石墨烯制备技术的提升,石墨烯制备太阳能电池的效率还能在提高。
3、石墨烯在超级电容器上的应用:因为石墨烯拥有的比表面积和导电性比较高,同时它的柔韧性较为和机械性较为良好,故而石墨烯被认为是最具有潜力的电极材料。Chen等以硫酸钠作为电解质,超级电容器用石墨烯和二氧化锰的复合材料来制备,其比容量达到了216 F/g。
4、石墨烯在生物领域的应用:石墨烯在生物医学等领域中被应用需具有良好的生物兼容性和识别功能。
5、除以上叙述的外,石墨烯也在吸附剂、传感器锂子电池[10]等方面取得广泛的应用。
1.4 石墨烯的制备方法
石墨烯的优良物理、化学性能以及其广泛的应用前景,极大地促进了石墨烯制备技术的快速发展,各种制备方法和工艺不断完善,到目前为止,制备石墨烯的方法有如下几种:
1、微机械剥离法
此类方法是利用机械力将石墨烯片层从石墨的表面剥离。为防止剥落的石墨烯片团聚,在研磨过程中可以加入一定量的阴离子表面活性剂来稳定石墨烯片。这类方法制备的石墨烯工艺简单,成本低,得到缺陷含量较低的产物,但此法制备效率低,费时费力,很难用于大规模的工业生产。文献综述
2、化学气相沉积法
制备大面积,高质量薄膜状的石墨烯,其中首选的方法就是化学气相沉积法(CVD)。不过,用这种方法制备的石墨烯量少,不利于石墨烯的实际应用。而我们常用的传统的方法是:在碳氢化合物气体中放入过渡金属片或膜,加热催化碳氢化合物的裂解,在基底表面形成石墨烯膜。
3、外延生长法
此类方法一般是在单晶体SiC进行,通过加热单晶体6H-SiC脱出Si,在Si表面上制备超薄的石墨烯薄膜[5]。近年来,也有人曾利用激光辅助外延生长法合成了石墨烯。
4、还原氧化石墨法
还原氧化石墨的方法是目前制备大量的石墨烯最可行的方法。该过程的实验步骤为:(1)用强氧化剂将石墨原料氧化,再经由高温处理,或超声处理得到氧化石墨烯;(2)还原氧化石墨烯。还原法有化学液相还原、电化学还原法[6]、等离子法还原、热退火还原[7]等。
5、剪裁碳纳米管法
碳纳米管从结构上看是单层石墨烯纳米带曲卷的,不同管径的碳纳米管对应不同的宽度的石墨烯带。将碳纳米管沿轴向剪开即可制备不同宽度的石墨烯纳米带,此方法也取得了重大的进展。但由于它的制作成本较高,制备难度较大,也很难应用于实际过程。
6、液相超声法
通过在NMP中超声石墨片,高质量且未被氧化的石墨烯可被制得。此类方法操作简单,可一步合成;同时,制备的石墨烯质量较高,避免剧烈氧化,缺陷相对而言是比较少的,但是制备的石墨烯的层数不确定,不能实现石墨烯的可控性,故而也不适合用与大规模的工业生产。
7、“印章法”
“印章法”可以分为3个步骤[8]:(1)印章的制备及使印章上附着“印泥”;(2)基底的处理;(3)把“印泥”印到基底上,石墨片与基底分离得到单层的石墨烯。此类方法至多可得到4层石墨烯薄膜。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com
8、电化学法
用电化学中的恒电位还原法,将喷涂在基底的氧化石墨还原为具有一定的形状的石墨烯片。该方法简单易于操作,且产量大。除此之外,还有溶剂热法、有机合成法等。