石墨烯合成主要包括两种方法："自上而下 "法和 "自下而上 "法。
自上而下 "的方法涉及石墨的机械剥离。
自下而上 "法侧重于化学气相沉积（CVD）。
化学气相沉积法能够生产出适合工业应用的高质量、大面积石墨烯薄膜，这一点尤为突出。
石墨烯的合成方法有哪些？5 种关键方法详解
1.自上而下法：机械剥离法
自上而下的方法以机械剥离法为例，包括从块状石墨中分离石墨烯层。
Geim 和 Novoselov 于 2004 年首次展示了这一技术。
虽然这种方法能获得高质量的石墨烯，因此对基础研究很有帮助，但由于其劳动密集型的特点以及所生产的石墨烯薄片尺寸较小，因此无法进行大规模生产。
2.自下而上法--化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积是目前最有希望大规模合成高质量石墨烯的技术。
该工艺通常是在高温下，在铜或镍等金属催化剂表面分解碳氢化合物气体（如甲烷）。
然后，分解气体中的碳原子扩散到金属中，并在冷却过程中在表面析出石墨烯。
2.1 镍基底
就镍而言，高温使碳原子扩散到镍中。
冷却后，这些碳原子迁移到表面，形成石墨烯。
这种方法很有效，但会形成多层石墨烯，需要精确控制冷却速度，以优化石墨烯层的质量和厚度。
2.2 铜基底
铜更常用，因为它有利于形成单层石墨烯。
使用铜基底的 CVD 工艺涉及铜表面的甲烷分解，碳原子溶解到铜中，冷却后分离形成石墨烯。
这种方法由 Li 等人于 2009 年首创，目前已实现工业化，可大规模生产石墨烯薄膜。
3.大面积和大规模生产
通过批量到批量（B2B）和卷到卷（R2R）工艺等技术，CVD 方法在大面积和大规模生产方面得到了进一步优化。
B2B 工艺包括堆叠或轧制铜箔，以提高产量。
R2R 工艺提高了自动化和可扩展性，可生产几乎无限长度的石墨烯薄膜。
4.应用和市场
自上而下法主要生产用于各种非电子应用的石墨烯粉末和纳米颗粒，而 CVD 生长的石墨烯因其卓越的质量和更大的规模更符合电子应用。
石墨烯市场，尤其是粉末和纳米颗粒形式的石墨烯市场，预计将大幅增长，未来十年的潜在收入将超过 6 亿美元。
5.CVD 的工业相关性
总之，石墨烯的合成包括自上而下和自下而上两种方法，其中 CVD 因其可扩展性和所生产石墨烯的高质量而最具工业相关性。
这种方法对于满足各种高科技应用对石墨烯日益增长的需求至关重要。
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