可用于MFC阳极的三维石墨烯特性研究文献综述

文献综述（或调研报告）：

石墨烯是由碳原子之间依靠sp2杂化而形成的一种紧密堆积的二维蜂窝状结构材料。自2004年 被发现以来，石墨烯以其具有的多重优异性能如极佳的导电导热性、超高强度及超柔韧性、超轻超薄性能在世界上引起二维纳米材料的广泛研究热潮，总的来说, 石墨烯是当今材料界中最薄、最坚硬、最导热、最导电的材料，被誉为“新材料之王”^[1]。在众多应用领域，如高性能复合材料、新型能源材料、先进电子器件以及航空航天轻质高强材料等，石墨烯已展现出良好的应用前景。

1 石墨烯发展现状

目前，世界上以美国、欧盟、日本、韩国等为代表的80多个国家都相应推出了石墨烯研发规划，纷纷布局并抢占石墨烯生产的关键核心技术与应用的重点领域进行研发。我国是石墨的资源大国，在发展石墨烯前沿材料的领域内具有得天独厚的优势，2015年发布的《中国制造2025》，就已将石墨烯材料作为国家前沿新材料领域的战略发展重点。近年来，我国紧跟世界前沿石墨烯技术，石墨烯的产业化发展态势已经形成，并且在很多前沿领域都处于世界领先的地位。我国核心论文数、被引频次以及研究前沿个数虽然均居世界首位，但与排名第２的美国在核心技术上尚存在着比较大的差距^[2]。

具体来说，美国国家自然科学基金会已资助石墨烯的研究项目超过500项，主要包括石墨烯合成、石墨烯复合材料生产、存储器件应用和石墨烯传感器等方向。美国已催生了众多石墨烯科技企业，产业布局上已形成相对完整的产业链，产业化和应用进展稳步推进。相对而言，国内大型的石墨烯企业虽都能够完成少层石墨烯的制备及低端市场应用，但在石墨烯高端应用领域中国企业的身影很少，同时大规模生产石墨烯的能力尚有欠缺。

全球市场发展方面，根据 Grand View Research, Inc.在2019年的报告，到2025年，全球石墨烯市场规模预计将达到5.523亿美元^[3]。全球石墨烯市场主要以氧化石墨烯、石墨烯纳米片、功能化石墨烯和还原氧化石墨烯（rGO）为主，其中，氧化石墨烯在全球市场中份额最高，紧接着是石墨烯纳米片。目前，国际上石墨烯片的生产能力已达到每年数千吨，而长度达数十米的连续石墨烯片材也已问世，也研制出了许多商业产品，如石墨烯5G调制器、石墨烯NFC设备、石墨烯宽带成像设备、体育用品、汽车涂料、导电油墨和触摸屏等。

2 石墨烯工艺前沿进展

2.1石墨烯制备工艺进展

目前主流的石墨烯制备方法分别是机械剥离法、液相剥离法、氧化还原法、化学气相沉积（CVD）法和外延生长法。其中使用较多的主要是氧化还原法和化学气相沉积法。

王庆凯在《石墨烯制备及导电性能的研究》中，利用氧化还原法，制备具有单层高质量的石墨烯；并且系统的考察了氧化剂和还原剂对制备石墨烯性能的影响。在制备氧化石墨烯和石墨烯的方法中。通过改性Hummers法制备氧化石墨烯，深入讨论了由搅拌速度，高锰酸钾用量和低温反应时间的变化对制备氧化石墨烯的影响^[4]。