石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以SP2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯是已知的世界上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，是一种透明、良好的导体，因此应用领域非常广泛，兼具良好的军事和民用用途。石墨烯制备设备觉得，时至今日，石墨烯材料的制备已经更加的多元化和功能化，制备模式也更加丰富，对于促进当代化学领域的发展有着重要意义。

一. 石墨烯制备设备解读石墨烯的制备

1．微机剥离法

微机剥离法是石墨烯最早的发现和制备方法，该方法的操作原理是利用痒等离子束在高取向热解石墨材料表面进行槽面的刻蚀处理，具体刻蚀的尺寸标准为20.0nm~2.0nm(宽度），5.0nm（深度）。将讲过处理后的高取向热解石墨压制在Sio2/Si基底基础之上，通过熔烧的方式，对多余的石墨片进行反复的剥离。经过以上处理以后，将石墨薄片完全浸润在丙酮溶液中，通过超声清洗的方式，依赖于显微镜挑选镜下检出单原子层特点的石墨烯材料。微机剥离法剥离制备的石墨烯结构完整，具有高电导性，但制备过程繁琐，生产效率较低并不适用于大规模石墨烯材料的生产。

2.外延生长法

外延生长法是利用生长基质的结构种出石墨烯。通过将含有4H/6H-SiC的Ir或者Ru等单晶在超高真空环境下高温退火处理，使碳元素向晶体表面偏析，形成外延单层石墨烯薄膜。通过优化生长条件获得理想的毫米级外延石墨烯二维单晶材料。这种高质量石墨烯的获得，为石墨烯基础问题的深入研究及其进一步在器件方面的应用提供了一种新的方法和理想体系。但采用这种方法生产的石墨烯薄片大小受限于基底的尺寸，成本高，实验消耗大，往往石墨烯厚度不均，而且石墨烯和基质之间的粘合会严重影响碳层的特性。

3.氧化还原法

氧化石墨烯的还原制备方法，是目前应用最广泛的可大量制备石墨烯的方法之一。在氧化石墨烯的制备过程中，尽管氧原子的引入，破坏了石墨层的共轭结构，使剥离生成的氧化石墨烯失去了导电性，但通过还原的方法，可以对氧化石墨烯平面的共轭结构进行脱氧修复，

这样就可以得到还原态的石墨烯，其导电性显著增加。已经知道的还原氧化石墨烯的方法主要有水合胫还原法、纯胫还原法、维生素C还原法、、强碱超声还原法紫外光化学换研法、电化学还原法、高温还原法、水热脱水还原法等。通过对氧化石墨烯进行还原来制备石墨

烯的方法具有诸多优势，石墨原材料丰富，制备工艺设备相对简单，可以实现大规模石墨烯的制备。

二. 石墨烯制备设备解读石墨烯的功能化

1.石墨烯的共价键功能化

石墨烯的共价键功能是当前研究最广泛的功能化方法，尽管石墨烯的主体部分由稳定的六元环构成，但其边沿以及缺陷部位具有较高的反映活性，可以通过化学氧化的方法制备石墨烯氧化物。由于石墨烯氧化物中含有大量的羧基、羟基和环氧键等活性集团，可以利用多种化学反应对石墨烯进行共价键功能化。其方法包括石墨烯的有机小分子功能化、石墨烯的聚合物功能化等。

2.石墨烯的非共价键功能化

除了共价键功能化外，还可以利用离子键以及氢键等非共价键作用，使装饰分子对石墨烯进行表面功能化，形成稳定的分散体系。非共价键功能化技术的主要特点是通过应用聚合物包裹技术或者是物理吸附技术的方式，在不对石墨烯材料自身分子结构产生影响的前提下，实现功能化处理。有关研究中表示，可以在经过氧化处理的石墨烯材料表面应用聚苯乙烯磺酸钠进行修饰处理，通过化学还原的方式，实现对石墨烯材料的功能化处理。经过处理后的石墨烯材料与聚泵乙烯磺酸钠之间的非共价键作用相对明确，避免了石墨烯片的规模性聚积反应，从而达到了巩固石墨烯材料应用性能的重要目的。

三．石墨烯制备设备解读石墨烯在化学中的应用

1.石墨烯在锂离子电池中的运用

对锂离子电池负极材料的研究，一直都集中在碳质材料、合金材料和符合材料等方面。碳质材料是最早为人们所研究并应用与锂离子电池商品化的材料，石墨烯作为一种由石墨出发制备的新型碳质材料，单层或者薄层石墨在锂离子电池里的应用潜力也受到人们的高度关注，石墨烯应用与锂离子二次电池负极材料中的性能，其比容量可以达到540mAh/g。如果在其中掺入C60和碳纳米管后，负极的比容量可以达到784mAh/g和730mAh/d.

2.石墨烯在化学、生物传感器中的应用

石墨烯是碳原子精密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新型材料，是构建其他维数碳质材料的基本单元，具有良好的结晶性和机械强度，非常高的电子转移速率和电导率，便于锈蚀，非常高的比表面积，对分子有很强的吸附能力，良好的生物兼容性，对生物分子的选择性吸附，对于常见的荧光物质具有高效的淬灭作用，目前在化学、生物传感、活细胞成像和生物分子分离方面，已经展现了独特的优势。

3.石墨烯在储氢/甲烷材料中的应用

石墨烯与碳纳米管结合，可以形成三维网络结构用于储氢，通过计算方法得知在摻杂轻离子的情况下，其常压储氢能力可以达到41h/L。利用剥离氧化石墨并进行纳米转换得到的材料在一个大气压下，77K可以吸附1.7%的气体，氢气吸附量岁表面的改变而呈线性变化，在

100个大气压，298K条件下吸附量可以达到甚至超过3%，表明单层石墨烯具有更大的储氢量。

四、结语

作为当前世界上发现的最坚硬、最薄的碳质材料，石墨烯的应用领域极为广泛。关于石墨烯应用的研究层出不穷，石墨烯的发现必然将改变现在人类的日常生活方式，在人们的生活中大放异彩。石墨烯制备设备觉得，石墨烯如果想实现真正的产业化，还有一段很长的路要走，需要继续对石墨烯的制备和应用进行更加努力、更加深入的研究。