中國(guó)粉體網(wǎng)訊 石墨烯是由單層碳原子（sp2雜化）六方鍵合而成的二維晶體材料，其理論比表面積可達(dá)2600m2/g，室溫下，既有較突出的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能，又具有較高的電子遷移率。但是石墨烯往往會(huì)因受π－π相互作用而團(tuán)聚、堆積，導(dǎo)致比表面積縮小，電阻增大，性能大幅降低，從而限制其應(yīng)用。三維石墨烯的出現(xiàn)不僅解決了上述問題，還因?yàn)槠滟|(zhì)輕、體積易控制、易加工及良好的機(jī)械性能等備受關(guān)注。
這種復(fù)合材料目前的合成方式一般有水熱/溶劑法、構(gòu)筑模板法、有機(jī)溶膠凝膠法、化學(xué)氣相沉積法和化學(xué)還原法。
1 水熱/溶劑法
水熱法是在特定的密閉反應(yīng)器（高壓釜）中，利用水溶液作為反應(yīng)體系，將反應(yīng)體系加熱至臨界溫度，在體系中產(chǎn)生高壓環(huán)境再進(jìn)行無機(jī)合成、材料制備。水熱法的溶劑是水，所以僅適用于氧化物材料或?qū)λ幻舾械牧蚧锏闹苽�。利用有機(jī)溶劑代替水，在新的溶劑體系中設(shè)計(jì)出新的合成方法，就是溶劑法。
水熱/溶劑法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行，減少了環(huán)境污染，制備得到的納米材料分散結(jié)晶性良好。
2 構(gòu)筑模板法
是指在3D支架或多層薄膜中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)明確的3D多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)所需材料的生長(zhǎng)，再利用一定的化學(xué)物質(zhì)將模板刻蝕掉，最終得到相應(yīng)的三維石墨烯。
3 有機(jī)溶膠凝膠法
首先將原料分散在溶劑中，然后經(jīng)過水解反應(yīng)生成活性單體，再聚合，進(jìn)而成為溶膠，生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，經(jīng)過陳化、干燥和熱處理或添加改性劑來進(jìn)行控制并制備出所需材料。其中陳化使凝膠骨架的強(qiáng)度增強(qiáng)，干燥過程中的收縮減少，獲得較大的孔徑或孔隙率。
4 化學(xué)氣相沉積法（CVD）
指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。
上圖為常壓下CVD法生長(zhǎng)三維石墨烯的整個(gè)系統(tǒng)的示意圖。整個(gè)系統(tǒng)包括氣源、質(zhì)量流量控制器、CVD 管式爐、氣體排除裝置和凍干裝置5大部分，其中氣體有 CH4、H2、Ar 3路氣體。
5 化學(xué)還原法
是在氧化石墨烯和其他金屬鹽溶液的混合物中加入NaBH4等還原性物質(zhì)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終獲得復(fù)合材料。
