液相介质中石墨烯的制备技术已经取得了重大进展，本文详细描述了这一领域的研究，特别是通过在表面活性剂/水溶液中对石墨进行剥离来生产石墨烯的过程。这项研究由来自Trinity College Dublin（爱尔兰）和University of Oxford（英国）的多位学者共同完成，主要作者包括Mustafa Lotya等人，研究成果于2009年在《Journal of the American Chemical Society》上发表。

研究背景

石墨烯自2004年被发现以来，因其在纳米材料领域的电子和物理特性而备受关注。传统的石墨烯制备方法即微机械剥离虽然可以产出单层石墨烯，但存在产量低和效率不高的问题。因此，如何大规模、高效地生产高质量的石墨烯成为研究热点。目前，石墨氧化及其后的剥离是常见的制备方法，但弊端是会在石墨烯结构上产生缺陷，进而影响其电子特性。因此，开发一种非氧化、无需高温或化学处理而又能在温和条件下进行的液相石墨烯制备方法显得尤为重要。

研究流程

这项研究采用了在表面活性剂/水溶液中分散石墨并进行剥离的方法，具体步骤如下：

1. 制备初始石墨分散体：在浓度为0.5 mg/ml的十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶液中分散石墨，通过声波处理后，用离心法去除不稳定聚集物。
2. 分散体的光学特性评估：利用拉曼光谱、红外光谱和X射线光电子能谱对剥离后的石墨烯进行质量鉴定，确认其结构基本无缺陷。
3. 制备石墨烯薄膜：通过真空过滤法制得石墨烯薄膜，并评估其导电性和半透明性。分析表明这些薄膜导电性良好，并且在改进去除表面活性剂技术后，有望作为透明导体材料。

研究结果

研究表明，通过该方法剥离的颗粒体积约40%为含有小于5层的石墨烯片，其中3%的片为单层。实验还显示，这些石墨烯片在悬浮液中受到库仑排斥力的稳定作用，可阻止重新聚集。且此类分散体在常温下稳固性较好，大片会在约6周内沉淀。由真空过滤制备的薄膜经过光谱分析，缺陷和氧化物含量极低。此外，单个石墨烯片也可以通过喷涂法沉积在云母上，以便进行尺寸和厚度的统计分析。

研究意义

此研究为制备大量、高品质的石墨烯提供了一种高效、经济的方法，避免了氧化处理带来的结构缺陷补救，同时充分利用了水作为安全和易处理的溶剂媒介。与此同时，相关方法还兼具成本低、无需高温要素等优点。此方法制成的石墨烯薄膜具有良好的导电性能，并具备进一步开发为廉价透明导体的潜力。

研究亮点及未来发展

该研究的亮点在于其制备过程简单高效，采用的液相剥离是在温和条件下进行，且该方法制备的石墨烯片质量高、缺陷少。未来工作的重点在于进一步提高石墨烯薄膜的导电性，并优化去除表面活性剂的步骤，以提高最终产品的应用价值。研究结果为纳米材料的实际应用开辟了新的可能性，包括开发更具可行性的电气、光电子器件，以及其他高性能导电材料。