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2 本科毕业设计说明书石墨烯是由具有六元环状结构的碳原子通过特殊的功能键组合在一起的，并且其结构呈周期分布。石墨烯具有S 、 xP 和 vP 3种杂化轨道[3]，并且它们之间以共价键的形式链接在一起构成了 2sp 杂化轨道，三种杂化轨道具有120 度的键角。以上的结构赋予了石墨烯在力学方面具有很好的性能。石墨烯除了具有以上三种杂化轨道以外，还具有 P轨道，这种轨道使得电子可以在石墨烯晶格平面内自由移动，近而导致了石墨烯具有良好的导电性[4]，也因此而被应用于一些导电材料的制作当中。它也可以通过卷曲的方式来到零维结构的富勒烯；卷成一维的碳纳米管；并且可以通过堆垛的方式得如图所示(见图 1.2.1)[3]的三维石墨，石墨烯也因此而被认为是组成碳材料的基本
单元。石墨烯可以被人们简单的看作是一层通过对石墨进行剥离而得到的分子。石墨烯已经被科学家们研究很多年了，而且被广泛的应用在许多领域，如军事领域，民用领域都有它的身影。1.3 石墨烯的制备化学气相沉积法(CVD)被人们认为是用来制造纳米级材料很好的方法之一。此方法是在一定的外界催化条件下，将一定量的反应物（气体）进行定量配比，并利用气相化学反应的方法制得我们所需的石墨烯薄膜。该方法通常应用金属作为基底，其优点在于它可以得到很大的石墨烯层并且它可以很好的控制石墨烯的厚度，这样可以很好的得到我们想要的类型；并且该方法的产率很高，它可以产生很多的单层石墨烯，更容易控制其完整程度。但是这种制法也有它的缺点，它的基地需要很高质量的金属以及它产生的过程很复杂，这些原因都造成了它的制作成本大大提高，因此还未能得到推广。微机械剥离法，该方法与化学气相法优缺点相类似，同样可以制备出很好的石墨烯层，但是复杂的方法导致其成本很高，并且其制备率很低，因此该方法暂时只适合于实验室中小规模的制备而不适合大规模的制造。氧化还原法，该方法是将石墨与强酸强氧化物做为反应物，利用超声分散的方法得到所需的单层石墨烯。氧化还原法所需的成本很低，并且很容易大规模制备石墨烯，因此而成为很适合被推广的一种方法。当然它也存在一定的缺陷就是其一些复杂的反应会导致石墨烯中一些电学性能损失。制备石墨烯的方法有很多，如：加热还原法、微波分离法、电解化学方法等等，这里我们只介绍以上三种。