(2)氧化石墨还原法

氧化-还原法是一种成本低廉的石墨稀制备方法。该方法是通过将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨,然后,对石墨氧化物溶液通过超声降解的方式剥离出来,这样就得到了胶体状的稳定石墨氧化物；最后加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,如毁基、环氧基和经基,得到石墨稀。氧化-还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨稀存在一定的缺陷,例如,五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-0H基团的结构缺陷,这些将导致石墨烯部分电学性能的损失,使石墨稀的应用受到限制。文献综述

(3)金属表面生长

取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在1150℃下渗入钌，然后冷却，冷却到850℃后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，镜片形状的单层的碳原子“孤岛”布满了整个基质表面，最终它们可长成完整的一层石墨烯。第一层覆盖80％后，第二层开始生长。底层的石墨烯会与钌产生强烈的相互作用，而第二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影响碳层的特性。另外彼得·瑟特（Peter Sutter）等使用的基质是稀有金属钌。

(4)外延生长法

外延生长法是Berger等基于前人的研究所发明的制备石墨烯薄层材料的方法。该法通过高温加热大面积单晶SiC，在超高真空或常压下脱除SiC留下C，进而得到面积与原有SiC薄片相当的石墨烯薄层。虽然该方法制备的石墨烯薄层材料的本征迁移率为2.0×103cm2/(v·s)，低于理论计算值，但是该制备方法仍广泛应用于石墨烯晶体管的研究。Shivaraman等尝试对SiC进行化学抛光，再对得到的4H－SiC进行高温加热，在1400℃制备石墨烯。Aristov等则使用立方体结构β－SiC作为基底，同样制得了高质量石墨烯薄层材料。外延生长法制备条件苛刻，均要求在高温、高真空或某特定气氛及单晶衬底等条件下进行，且制得的石墨烯不易从衬底上分离出来，基本不能成为大规模制备石墨烯的实用方法[7]。

(5)溶剂剥离法

溶剂剥离法的过程是:首先,将适量的石墨分散在溶剂中,配成低浓度的分散液;然后,利用超声波对溶液超声来破坏石墨层间的范德华力,在这个时候,溶剂插入了石墨层之间,通过层层剥离,得到石墨稀。这种方法在整个液相剥离的过程中不会在石墨烯的表面引入任何缺陷,因此,可以用于制备高质量的石墨稀。

(6)电弧放电法

电弧法是早期用于制备富勒烯和碳纳米管的典型方法，其同样适用于制备石墨烯材料。吕岩等以石墨棒作阴阳极电极材料，氨气和氦气作保护气，在5×104Pa初始气压下，采用120A电弧放电电流，在阴极石墨电极上沉积得到片状石墨烯，经12h持续放电，终得数十克石墨烯粉体。实验结果表明，采用此法制备的石墨烯属介孔材料，其比表面积为77.8m2/g，在7mol/L的KOH电解液中比电容为12.9F/g，表现出优异的倍率性能[8]。Subrahmanyam 等也采用电弧放电法成功制备了2～4个单碳原子层厚的石墨烯片。研究发现，通过电弧放电法制备的石墨烯晶型较好，导电性和电化学性能优异，有利于扩大石墨烯在电化学超级电容器方面的应用。来~自^优尔论+文.网www.youerw.com/

1.3 石墨烯的结构特征和电学性质

1.3.1石墨烯的结构特征

石墨烯是单原子层的二维碳原子结构，自2004年由实验室发现以来[9]，由于其奇特的电子特性，引起人们的广泛关注。2010年的诺贝尔物理学奖就由成功分离石墨烯的研究人员获得。石墨烯具备许多超越单层石墨的特殊性质。研究石墨烯是了解其他碳的同素异形体电子结构的基础[10]。石墨烯（如图1所示）是碳原子在平面内排列成六角蜂巢结构，这种结构是由一个s轨道电子和两个p轨道电子参与的sp2轨道杂化所直接导致的。每个碳原子与周围三个最近邻原子以σ键结合，键角120度，键长 1.42Å，相邻原子彼此不等价，属于复式晶格结构。在所有这些同素异形体中，σ键都与该晶格结构的强度息息相关。由于泡利不相容原理，σ能带都是满填充的，因此成为较深的价带。碳原子剩余一个未参与成键的Pz电子轨道在垂直于石墨烯平面的方向上，相邻原子的Pz轨道叠加形成石墨烯的π能带。由于每个Pz轨道有一个电子，所以π能带是半填充的[10]。