文章来源：OIL实验室

在众多石墨烯的制备方法中，化学气相沉积法（CVD）因能高效率地制备高质量的石墨烯薄膜而具有显著优势。高质量石墨烯的大批量生产对于实现石墨烯广泛应用至关重要。然而，CVD法制得的石墨烯产量一般需要依赖于催化剂如铜箔的尺寸，用面积来衡量。作为单原子层的二维材料，石墨烯的面密度仅为0.77mg/cm2，所以，通过CVD法实现以克为单位的大批量石墨烯的生产还具有很大地挑战性。

近日，成都电子科技大学联合德克萨斯州立大学等单位[1]在Chemistryof Materials 上报导了通过鼓泡CVD法连续生产纳米石墨层片的工作。如图1所示，他们另辟蹊径，以熔融铜为催化剂，将碳源（甲烷）气体从熔融催化剂的底部通入，以气泡的形式与铜接触后石墨化，然后被气流带到催化剂表面。该方法制得的纳米石墨片厚度处在几层到四十层范围内，并且具有很好地导电性，在电磁干扰屏蔽方面表现出了非常好地性能。通过一个3升的反应装置，可以实现每小时9.4克该纳米石墨片的生产速率。

在现有的制备方法中，只有氧化还原法制得的还原氧化石墨烯能够达到克量级的生产。但是氧化还原法以石墨粉为原料，需要经过强酸、强氧化物的作用，导致产物里有较多的缺陷，其导电性和CVD法制得的石墨烯相比有数量级的差距。该方法不仅生产效率高，除了碳源以外避免了其他化学物质的引入，是一种环境友好，节约资源型的制备方法。同时对甲烷的纯度要求不高，天然气也可以被用作是碳源，可以降低制备成本。产物自身的褶皱等表面形貌可以有效避免层片团聚，给这种石墨片的后期应用增添了可能性。

图1.（a）鼓泡CVD法连续制备纳米石墨片的装置示意图，（b）所得产物照片[1]

当石墨烯沉积到熔融铜基底上时，基底粗糙度低，可促进大面积单晶石墨烯的生长。但是在常规的降温过程中，由于铜与石墨烯收缩率的巨大差异，会导致石墨烯受力而破裂，从而影响石墨烯的质量。该方法直接省去了降温过程，从而保证所制得石墨片的质量。另外，CVD石墨烯需要从催化剂基底上转移到目标基底上才能实现其后续地应用。而转移过程往往是一个浪费资源且污染环境的过程，且会在石墨烯中引入杂质和缺陷，降低石墨烯的质量。该方法还有效地避免了CVD石墨烯的转移过程，进一步提升了石墨产物的洁净度和完整性。然而美中不足的是，该法制得的石墨化产物层数较高，并且均匀性较低。若后续再进行工艺的优化，使得产物层数能达到少数层石墨烯（五层以内），将会大有裨益。

文章引用：[1] Tang Y, Peng P, Wang S, Liu Z,Zu X, Yu Q. Continuous Production of Graphite Nanosheets by Bubbling ChemicalVapor Deposition Using Molten Copper. Chem Mater. 20172017-10-10;29(19):8404-11.