石墨烯是一種擁有獨(dú)特結(jié)構(gòu)及優(yōu)異性能的新型材料，它為單原子層二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是富勒烯、碳納米管和石墨的基本結(jié)構(gòu)單元。零維富勒烯是由石墨烯彎曲成足球狀得到的，一維的碳納米管是由石墨烯卷曲而成，三維結(jié)構(gòu)的石墨則被認(rèn)為是石墨烯片層的緊密堆疊。近年來關(guān)于石墨烯的理論研究、實(shí)驗(yàn)制備及應(yīng)用等方面已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。由于石墨烯具有高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高比表面積、高強(qiáng)度和剛度等諸多優(yōu)良特性，在儲能、光電器件、化學(xué)催化等諸多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，其中在鋰離子電池領(lǐng)域尤為突出。鋰離子電池是迄今為止比能量最高的二次電池，具有最好的綜合性能，已成為便攜式電子設(shè)備和動力電源的首選，特別是后者，對鋰離子電池的能量密度、功率密度提出了更高的要求。石墨烯的出現(xiàn)為鋰離子電池高性能的突破帶來了可能，從而為高容量、高倍率、長壽命的鋰離子電池材料的研究掀起新一輪的研究熱潮。

1.1  化學(xué)法

1.1.1   化學(xué)氣相沉積法

CVD 法提供了一種可控制備石墨烯的有效方法：將平面基底置于高溫可分解的前驅(qū)體氣氛中，再進(jìn)行高溫退火使碳原子沉積在基底表面得到獨(dú)立的石墨烯片。此方法最大的優(yōu)點(diǎn)是可制備出大面積的石墨烯，生產(chǎn)工藝比較完善。但它仍有不足之處，使用這種方法得到的石墨烯，在某些性能上可以與機(jī)械剝離法制備的石墨烯相比，但缺乏后者所具有的另一些屬性，它制備所得石墨烯的電子性質(zhì)受襯底的影響很大。

1.1.2   石墨插層法

石墨插層法以天然鱗片石墨為原料，將插入物質(zhì)與石墨混合得到石墨烯。在石墨層與層之間插入一些非碳質(zhì)的原子、分子或原子團(tuán)后形成新的層狀化合物。插入物質(zhì)會削弱石墨層間的作用力，所以要進(jìn)行超聲和離心處理才可得到石墨烯片。此法得到的石墨片厚度最小只能達(dá)到幾十納米，這主要是因?yàn)橹苽涞牟豢煽匦?，無法保證充分有效的插層，從而對進(jìn)一步的剝離產(chǎn)生影響。而且加入的強(qiáng)酸強(qiáng)堿等插層物質(zhì)會破壞石墨烯的sp2 結(jié)構(gòu)，影響其物理和化學(xué)性能。

1.1.3   氧化石墨的熱膨脹法和還原法

這是最有可能實(shí)現(xiàn)石墨烯規(guī)模化制備的方法。該法把鱗片石墨經(jīng)過一系列氧化反應(yīng)獲得氧化石墨，再還原得到石墨烯。此法可制備大量廉價(jià)的石墨烯材料，這歸因于石墨與強(qiáng)氧化劑發(fā)生反應(yīng)會使石墨層間距加大而成為氧化石墨。這種方法簡便且成本較低，可以制備出大量石墨烯。但缺點(diǎn)是經(jīng)強(qiáng)氧化劑氧化過的石墨不一定能夠完全還原，使其導(dǎo)電性能損失很大。