涨知识必备！高纯度石墨烯制备详细分析

杂质持久问题

在生产石墨烯时，我们遇到了严重的杂质问题，研究发现这些杂质很顽固，对石墨烯质量影响很大，比如硅基污染物常常出现在经过溶液处理的石墨烯表面，在自顶向下制备硅系化合物时污染几乎无处不在，这些杂质长期存在给高质量石墨烯生产带来了巨大挑战。

高纯度石墨的必要性

杂质具有持久特性，因此生产无硅石墨烯只能选高纯度石墨作为前体。从生产实践来讲，不纯石墨原料会产生大量固有污染物，这些污染物会严重影响石墨烯基器件性能。只有选用高纯度石墨，才能最大程度降低污染物产生，从而为制造高质量石墨烯奠定基础。

纯净石墨烯制造的优势

用未被污染的石墨烯来制造超级电容器微电极，能够得到接近石墨烯预测理论电容的电容值，这体现出纯净石墨烯在器件制造方面具备巨大优势，例如在电子设备中，采用纯净石墨烯制成的微电极，可以提升设备性能表现，还能够减少能量损耗。

杂质对石墨烯特性的影响

石墨烯属于二维材料，任何污染物都会明显改变它的固有特性，污染物会对表面活性位点产生影响，污染物会使可利用的表面积减少，进而降低石墨烯的性能，比如硅基污染物，其分子分散的表现不显著，但其对石墨烯性能的影响却不可轻视。

识别杂质的困境

识别石墨烯里的原子分散非常具有挑战性，识别其他二维材料的原子分散同样极具挑战性，识别石墨烯中的低分子量杂质很有挑战性，识别其他二维材料中的低分子量杂质也困难重重。常规成像方法没法把它们呈现出来，通过电化学测量间接检测也不可行，原因是硅基杂质没有电化学氧化还原响应 。而且高温加热处理算不上是好办法，因为它会对最终产品器件制造的多功能性造成限制 。

硅基污染的影响评估

我们用不同纯度石墨制成的GO薄膜来制造相对湿度（RH）传感器，这么做的目的是评估硅基污染对还原氧化石墨烯（GO）性能的影响。研究有了发现，硅基污染对还原GO的双层电容有着严重影响。这说明硅基污染是二维材料普遍存在的一个问题，这个问题会严重影响基于石墨烯的器件性能 。

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