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石墨烯生产设备篇(一):全球第三条100吨石墨烯生产线将于5月底在河北投产
“我们要做的就是努力使石墨烯从黄金价降到白菜价，但依然保有黄金的品质。”孟英表示，只有将生产成本降低，才能使石墨烯更广泛地应用到各个领域中，否则石墨烯将无法实现产业化应用。“比如石墨烯电池效果确实很好，但如果价格是锂电池的几十倍，即便性能再优异又有谁会去选择购买？”
“5月底年产100吨生产线建成以后，我们生产的石墨烯微片成本将降到1克25元钱，远远低于每克800元的市场价。”孟英认为，成本的大幅降低，将会使石墨烯具备参与市场竞争的成本优势。
石墨烯的成本怎样才能降低？“降低成本主要通过技术改进来实现。”孟英介绍说，想要达到上百吨的年产量，只要一条生产线就能实现，而按照原来的技术光设备就要几万台，仅这一项就要投入几十亿资金，设备折旧、人员工资等费用则更不用说。此外，用几百块钱的原料替代上万块钱的，原料筛选也为降低成本发挥着重要作用，
他以特斯拉电动汽车使用的18650电池为例介绍说，以每克石墨烯25元计算，每块电池需要1.2克左右石墨烯，费用为30元钱，这和普通锂电池价格相差不是太大。但石墨烯电池的寿命为1万次，是传统电池的10倍，10块传统电池才能抵1块石墨烯电池的使用寿命，照此计算石墨烯电池的价格反而更低。
“25元钱还远未达到成本极限，随着研发深度的增加以及制备工艺的改进，成本将越来越低，我们的目标是1克几元钱甚至更低。”孟英对此有着清醒的认识，石墨烯价格越低需求量就越大，需求量的加大还会促进产业规模的扩大，这是一个良性循环。
“降低成本的同时，还要保证石墨烯的品质，这样石墨烯材料才会更有价值。”孟英解释说，比表面积大小是评价石墨烯产品质量好坏的重要标准，石墨烯比表面积越大，单层率越高，品质越好。
石墨烯品质的不稳定，还会影响到下游产业链产品的性能稳定。孟英举例说，“比如不同批次石墨烯比表面积相差较大，如果制作成石墨烯电池，那么有的容量是普通锂电池的1.1倍，有的是1.3倍，还有的甚至更多，在应用时就会影响电动汽车性能。”
“通过我们的技术生产的石墨烯初级产品，比表面积稳定在每克550平方米左右，中试结果最高时可达到1000平方米左右。”据孟英介绍，通过控制原料品质和生产工艺，该公司生产的石墨烯层数稳定保持在5层以下。
石墨烯生产设备篇(二):石墨烯的制备
一。微机械剥离法
石墨烯首先由微机械剥离法制得。微机械剥离法即是用透明胶带将高定向热解石墨片按压到其他表面上进行多次剥离，最终得到单层或数层的石墨烯。 Novoselovt
等于2004年用一种极为简单的微机械剥离法成功地从高定向热解石墨上剥离并观测到单层石墨烯，验证了单层石墨烯的独立存在。具体工艺如下：首先利用氧等离子在1
mm厚的高定向热解石墨表面进行离子刻蚀，当在表面刻蚀出宽20 μm~2 mm、深5 μm的微槽后，用光刻胶将其粘到玻璃衬底上，再用透明胶带反复撕揭，然后将多余的高定向热解石墨去除并将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声，最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中，利用范德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”。 但是这种方法存在一些缺点，如所获得的产物尺寸不易控制，无法可靠地制备出长度足够的石墨烯，因此不能满足工业化需求。
二。外延生长法
外延生长方法包括碳化硅外延生长法和金属催化外延生长法。碳化硅外延生长法是指在高温下加热SiC单晶体，使得SiC表面的Si原子被蒸发而脱离表面，剩下的C原子通过自组形式重构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。
金属催化外延生长法是在超高真空条件下将碳氢化合物通入到具有催化活性的过渡金属基底如Pt、Ir、Ru、Cu等表面，通过加热使吸附气体催化脱氢从而制得石墨烯。气体在吸附过程中可以长满整个金属基底，并且其生长过程为一个自限过程，即基底吸附气体后不会重复吸收，因此，所制备出的石墨烯多为单层，且可以大面积地制备出均匀的石墨烯。
三。化学气相沉淀CVD法：最具潜力的大规模生产方法
CVD法被认为最有希望制备出高质量、大面积的石墨烯，是产业化生产石墨烯薄膜最具潜力的方法。化学气相沉淀CVD法具体过程是：将碳氢化合物甲烷、乙醇等通入到高温加热的金属基底Cu、Ni表面，反应持续一定时间后进行冷却，冷却过程中在基底表面便会形成数层或单层石墨烯，此过程中包含碳原子在基底上溶解及扩散生长两部分。该方法与金属催化外延生长法类似，其优点是可以在更低的温度下进行，从而可以降低制备过程中能量的消耗量，并且石墨烯与基底可以通过化学腐蚀金属方法容易地分离，有利于后续对石墨烯进行加工处理。
三星用这种方法获得了对角长度为30英寸的单层石墨烯，显示出这种方法作为产业化生产方法的巨大潜力。但该过程所制备出的石墨烯的厚度难以控制，在沉淀过程中只有小部分可用的碳转变成石墨烯，且石墨烯的转移过程复杂。
四。氧化石墨还原法
氧化石墨还原法也被认为是目前制备石墨烯的最佳方法之一。该方法操作简单、制备成本低，可以大规模地制备出石墨烯，已成为石墨烯制备的有效途径。另外该方法还有一个优点，就是可以先生产出同样具有广泛应用前景的功能化石墨烯--氧化石墨烯。
其具体操作过程是先用强氧化剂浓硫酸、浓硝酸、高锰酸钾等将石墨氧化成氧化石墨，氧化过程即在石墨层间穿插一些含氧官能团，从而加大了石墨层间距，然后经超声处理一段时间之后，就可形成单层或数层氧化石墨烯，再用强还原剂水合肼、硼氢化钠等将氧化石墨烯还原成石墨烯。
其他制备石墨烯的方法还有碳纳米管切割法、石墨插层法、离子注入法、高温高压HPHT生长法、爆炸法以及有机合成法等。
制备大面积、高质量的石墨烯仍然是一个较大的挑战。虽然化学气相沉淀法和氧化还原法可以大量的制备出石墨烯，但是化学气相沉淀法在制备后期，对于石墨烯的转移过程比较复杂，而且制备成本较高，另外基底内部C生长与连接往往存在缺陷。利用氧化还原法在制备时，由于单层石墨烯非常薄，容易团聚，导致降低石墨烯的导电性能及比表面积，进一步影响其在光电设备中的应用，另外，氧化还原过程中容易引起石墨烯的晶体结构缺陷，如碳环上碳原子的丢失等。
石墨烯生产设备篇(三):首条石墨烯生产线唐山投入使用
首条石墨烯生产线唐山投入使用
《 人民日报 》（ 2013年10月23日 10 版）
本报石家庄10月22日电 （记者赵梓斌）河北唐山市高新区建华集团石墨烯一期生产线日前正式投入使用，成为全国首条投入使用的石墨烯生产线。该生产线投产后，年产石墨烯50万克，可实现产值4亿元，并拟申报石墨烯公斤级批量生产专用设备、石墨烯公斤级批量生产制备工艺两项国家发明专利。
据介绍，石墨烯是地球上已发现的最薄材料，还是最强韧的纳米材料和电阻率最小的材料，可用来开发制造超轻型飞机材料及超坚韧的防弹衣，并可广泛应用于太阳能电池、气体传感器及能量存储等领域。
