高品质石墨烯的制备对其更深入的研究和广泛应用具有非常关键性的意义。如何加大规模、降低成本、提高质量的去生产石墨烯已成为影响石墨烯工业发展的几个非常关键的因素。当今，石墨烯仍然处在世界工业化的初级阶段。高质量石墨烯的制备技术只要成功突破，背后潜在的市场将会非常庞大，这不仅会给许多不同行业带来翻天覆地的变化，并且相关市场的规模预计将成指数般扩大。在中国，目前重庆石墨烯科技有限公司尽管已经建成了石墨烯膜生产流水线，但其实际生产情况并不理想，工程技术的程度还不足以支撑完整石墨烯技术体系的建设。

微波加热的方法具有经济且效率高的显著优点，有效克服了传统加热方法所存在的诸多缺点，展示了传统技术所无法与之相较的优点。由于氧化石墨烯(graphene oxide ，GO）独特的结构即其表面有着丰富的含氧官能团，使得其吸波性能较差，而水的吸波性能较好，大部分辐照的微波被水吸收，氧化石墨烯的还原并不明显。为了简单快捷、低能耗的制备高质量的石墨烯，本项目根据调研工作选择对微波辅助固相加热的方法制备石墨烯进行探究性实验。本论文选用青岛金日来石墨有限公司生产的鳞片状天然石墨作为制备石墨烯的原料，采用氧化还原法(Hummers改良法)来制备高质量石墨烯，创新之处在于微波的辅助固相加热，使用具有强吸波性的材料通过热传导或热辐射的方式来改善GO的吸波性能。与其他方法相比，微波辅助固相加热法具有绿色、高效、简便快捷的优点。

1.2 石墨烯的概述

1.2.1 石墨烯的结构与性能

石墨烯是具有密堆排列的二维平面结构，碳原子与碳原子间以SP2杂化方式结合为六方型蜂巢状结构单碳原子层。目前，世界上已知最轻、最薄的纳米材料是单层厚度仅为0.35nm的石墨烯。石墨烯具有超凡的导电性和热稳定性，在室温下其电子迁移速率为2×105 cm2·V-1·S-1，是光速的三百分之一，全波段光吸收仅有2.3%，且导热率高达5000W/(m·K)，石墨烯具有极大的理论比表面积高达2600m2/g，杨氏模量高于1100GPa，石墨烯的强度甚至超过130GPa，是世界上强度最高的材料，且具有非常好的机械性能[3]。

图1.1 石墨烯的结构

Figure 1.1 the structure of graphene

作为具有“彻底改变二十一世纪”最大潜力的新型材料，石墨烯在电气、机械和光学特性等方面具有非凡的性能，这些出色的性能本质上得益于其完美的结构。严格意义上来说，石墨烯属于二维平面状晶体材料，它的费米能量处的态密度是0，是能隙位为0的半金属，由于石墨烯有着特别的能带结构，因此给予了它优秀的电性能，并展现出与传统二维材料不同的新颖性能[4]，如室温下的整数量子霍尔效应、半整数量子霍尔效应、电子和空穴成对的现象等等[5]。更值得一提的是，相较于银和铜，石墨烯有着更低的电阻率，是在世界上电阻率最低的材料。

在石墨烯的二维结构中，C原子间经过共价键与其对应的C原子互相连接，从而使石墨烯有着优异的力学性能[6]。通过查阅相关文献可知，目前世界上硬度最高的材料是金刚石，通过理论计算可知，石墨烯的抗拉强度为125GPa，其杨氏模量甚至达到了1.06TPa，且其强度更是比钢铁大了两个数量级[7]。石墨烯优秀的力学性能使其成为未来新兴材料和高强度高模量材料的探究热点。

石墨烯是全球现今已经知道的最薄的材料，甚至全部是透明的，仅吸收不到百分之三的光，并且具有很好的光学特性。通过参考相关文献可以看出，单层石墨烯具有较高对光的透过率，透射率是97.7%[8]。