深大刘剑洪教授：大规模低成本合成制备层石墨烯可期

“石墨烯是最近十年来，学术界、产业界，非常关注的热点领域，也许用石墨烯做成半导体芯片，它的性能可能会比单晶硅高100倍；同时，单纯的石墨烯结构透光率非常高，达到97.7%，这么好的材料应该具有很好的应用前景，但受制于它的大规模制备，它的应用发展现状可能离大家的期待还比较远。”

10月16日，深圳市本征方程石墨烯技术股份有限公司董事长、深圳大学化学与环境工程学院刘剑洪教授在“第一届中国（淄博）新材料产业国际博览会暨第十九届中国（淄博）新材料技术论坛”上，围绕石墨烯的相关社会热点展开了主题为《单原子层石墨烯的大规模低成本制备与应用》的报告。

现场，刘剑洪教授提出了⼀种大规模低成本合成制备层石墨烯的方法——液相法合成单原子层石墨烯，该方法采用⼀种液态低聚物作为碳源，在惰性气氛中逐步高温下进行热化学反应，低聚物由线型大分⼦转变为梯形大分⼦，最后形成平面大分⼦石墨烯。

据刘剑洪教授表示，相较于传统的4种石墨烯制备方法，液相法合成单原子层石墨烯可以让单层石墨烯的含量高达97%以上，而且用原子例显微镜测到的厚度跟理想的厚度基本一致，0.3纳米。

完全没有缺陷的石墨烯六边形结构单元

但令人遗憾的是，“石墨烯就像沙子一样不可以再成型了，一旦合成是什么样子再想成型非常艰难。”

为解决石墨烯成型难题，刘剑洪教授带领团队开发了一项核心技术。“我们采取非常温和的化学反应，将全面边缘的碳原子进行氧化，氧化以后幸运地发现石墨烯能够均匀地溶解在水当中，也可以溶解在其它有机溶剂当中，成为完全透明的真溶液，这时我们的石墨烯就可以成型了。”

刘剑洪教授把该技术简称为“单原子层石墨烯平面边缘原则性化学反应”，而通过该技术制备出的产品便是单原子层石墨烯水溶液。

基于这⼀方法，刘剑洪团队还成功合成制备了石墨烯复合的锂离子电池正负极材料、石墨烯包覆的金属导电和磁性材料、石墨烯包覆的金属氧化物功能材料。还通过这种技术，制备成功了第三代大尺寸大功率碳化硅半导体晶圆。