石墨烯(英文名:Graphene)它是由SP雜化軌道組成的蜂窩狀六元環(huán)的二維碳納米材料它是一種簡(jiǎn)單的碳，具有高比表面積和良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、半整數(shù)的化學(xué)穩(wěn)定性和量子霍爾效應(yīng)。由于這些特性，石墨烯可以用作電極材料、電子器件、光學(xué)器件、傳感器等。石墨烯可以通過(guò)機(jī)械剝離來(lái)去除、化學(xué)氣相淀積（CVD）氧化還原、電化學(xué)合成和其他方法。英國(guó)科學(xué)安德烈·蓋姆（Andre   Heim）和康斯坦丁·諾沃肖羅夫（Constantine  Novoselov）2004年，首次成功剝離石墨獲得單層石墨烯，獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

石墨烯邊界可以連接一些新的基團(tuán)，生成其衍生物。如連接含氧基團(tuán)（如-Oh,  C-O-  c=0, -COOH）生成氧化石墨烯（GO）連接鹵素生成鹵素石墨烯、連接含硫基團(tuán)生成硫代石墨烯。當(dāng)石墨烯材料的尺寸（一般應(yīng)該在100納米以下）小到可以出現(xiàn)量子效應(yīng)，可以稱(chēng)之為石頭石墨烯墨水量子點(diǎn)（GQD）

1948年，奧地利科學(xué)家露絲（Ruess）和瓦格（Vog）透射電子顯微鏡首先拍攝了幾層石墨烯（3-10層）的圖像。

2002年，美籍華人張博增和溫璜申請(qǐng)了美國(guó)專(zhuān)利《Nano-scaled graphene plates》（中文名：納米石墨烯板；專(zhuān)利號(hào)：7071258 B1），并于2006年獲得批準(zhǔn)。該專(zhuān)利主要描述了一種提取石墨烯的方法，即以一片或多片石墨為原料，通過(guò)平面剝離技術(shù)和機(jī)械可以得到石墨烯，但只能得到厚度較大的多層石墨烯。

2004年，英國(guó)科學(xué)家安德烈·蓋姆（Andre   Heim）康斯坦丁·諾沃肖羅夫（Constantine   Novoselos）在等人發(fā)表的《Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films》中提到，通過(guò)重復(fù)的機(jī)械剝離，可以從高度定向熱解的石墨制備具有幾個(gè)原子層甚至單層厚度的石墨烯。單層石墨烯是一種準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)的碳材料，是零維的富勒烯、繼一維碳納米管之后發(fā)現(xiàn)新的碳單質(zhì)。安德烈·蓋姆（Andre   Heim）和康斯坦丁·諾沃肖羅夫（Constantine   Novoselos）他因在石墨烯方面的開(kāi)創(chuàng)性工作獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

2005年，麥克馬斯特大學(xué)的顧賽寧教授（Gusynin）和沙拉波夫（Sharapova）發(fā)現(xiàn)了石墨烯中的半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)，證實(shí)了石墨烯的準(zhǔn)粒子是無(wú)質(zhì)量狄拉克費(fèi)米子。

2018年，中國(guó)科學(xué)家曹源發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)平行的石墨烯層在-271  C（即1.7K）低溫下組成1.1超導(dǎo)性會(huì)發(fā)生，此時(shí)，石墨烯變成零電阻、抗磁性的超導(dǎo)體。

石墨烯是二維結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單碳物質(zhì)，即單層石墨分子。每個(gè)碳原子以SP雜化的形式連接，形成六元環(huán)蜂窩狀的二維結(jié)構(gòu)。已經(jīng)證明石墨中碳原子的配位數(shù)為3，可以形成三個(gè)SP-Sp σ鍵，這使得它的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。而且每個(gè)碳原子垂直于層平面的pz軌道可以形成類(lèi)似于苯六元環(huán)的多原子大π鍵。石墨烯中的C-C鍵長(zhǎng)約為0.142 nm，鍵角120°，石墨烯厚度只有0.35  nm。石墨烯還可以進(jìn)一步彎曲成零維富勒烯和一維碳納米管，或者堆疊成三維石墨。

透射電鏡可以觀察到石墨烯（TEM）掃描電子顯微鏡（SEM）光學(xué)顯微鏡、原子力顯微分析、拉曼光譜和其他技術(shù)特征。

物理性質(zhì)

機(jī)械性能

石墨烯是目前已知強(qiáng)度最高的材料之一，其抵抗力非常強(qiáng)。它不僅具有高硬度，而且具有良好的彈性，具有年輕 s模量高達(dá)1100 GPa，二階彈性剛度和三階彈性剛度分別為340 N/m和690  n/m，斷裂強(qiáng)度為42 N/m，這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明石墨烯具有良好的強(qiáng)度。但改性后的石墨烯的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生變化，例如氧化后石墨烯的彈性模量和極限拉伸強(qiáng)度顯著降低。

電學(xué)性能

由于石墨烯中π鍵上的電子具有很強(qiáng)的自由遷移性，其載流子遷移效率為15000 cm/V.s)，即光速的1/300，所以石墨烯電阻率低，導(dǎo)電性?xún)?yōu)異。理想的單層石墨烯是零能隙半導(dǎo)體[5]不僅如此，曹淵等人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)平行的石墨烯層以1.超導(dǎo)發(fā)生在1，電阻直接降到零[8]發(fā)現(xiàn)石墨烯的準(zhǔn)粒子是無(wú)質(zhì)量狄拉克費(fèi)米子，具有半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)（QHE）它的溫度范圍比其他二維材料寬10倍，因此石墨烯中的QHE可以在室溫下觀察到，而不是低溫的極端條件。在一定條件下，石墨烯還可以觀察到克萊因隧穿，這意味著相對(duì)論物體可以穿過(guò)所有的勢(shì)壘，甚至是高勢(shì)壘。

石墨烯是一種理想的自旋電子學(xué)材料。由于石墨烯的自旋-軌道耦合和超精細(xì)相互作用很弱，碳元素幾乎沒(méi)有磁核矩，導(dǎo)致石墨烯自旋壽命長(zhǎng)，其電子自旋可以作為很好的量子比特。在室溫下，石墨烯的自旋輸運(yùn)可以達(dá)到幾微米。

光學(xué)性能

石墨烯在常溫常壓下是一種近乎透明的固體，具有透光性此外，石墨烯在紅外區(qū)域具有突出的非線性光學(xué)特性，其非線性折射率為10?? cm/ W，遠(yuǎn)高于一般的散裝電解質(zhì)。根據(jù)這一特性，石墨烯被用于光通信、光學(xué)傳感中的光電器件領(lǐng)域。

化學(xué)性質(zhì)

石墨烯具有蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相鄰碳原子之間通過(guò)σ鍵相連，π鍵垂直于平面，其基本結(jié)構(gòu)單元為苯環(huán)這種結(jié)構(gòu)特征使其骨架穩(wěn)定，不易被破壞，在室溫下表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。所以石墨烯的反應(yīng)性更多的集中在邊界群和平面缺陷上。

氧化反應(yīng)

石墨烯可以在高溫下氧化，也可以與氧化性酸反應(yīng)（如硝酸）反應(yīng)，生成CO、CO?。而且石墨烯可以在邊界與含氧基團(tuán)連接（如-OH，C-O-C，C=O，-COOH）變成氧化石墨烯（GO）含氧基團(tuán)含量越多，氧化程度越大。氧化后石墨烯的親水性增強(qiáng)，在水中具有良好的分散性，對(duì)濕度的敏感性也增加。

還原反應(yīng)

石墨烯具有氧化性，可以與活性金屬發(fā)生反應(yīng)（如金屬鉀）反應(yīng)，打開(kāi)部分雙鍵形成碳化物。

加成反應(yīng)

因?yàn)槭┑慕Y(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵，可以發(fā)生加成反應(yīng)。

衍生物

石墨烯可以生成很多衍生物，比如graphane、石墨炔、氟石墨、石墨酒精等，改性后的石墨烯的物理和化學(xué)性質(zhì)都會(huì)受到影響。

①石墨烷

氫化后的石墨烯為石墨烷，在高度氫化的石墨烯中觀察到磁性有序結(jié)構(gòu)，而完全氫化的石墨烯為寬帶隙半導(dǎo)體。

②鹵素石墨烯

鹵素石墨烯在石墨烯的邊界連接鹵素原子，氟石墨烯表現(xiàn)出特殊的性質(zhì)。當(dāng)石墨烯與氟連接時(shí)，電負(fù)性高導(dǎo)致帶隙打開(kāi)，電帶隙超過(guò)3左右.8eV，可用作層狀材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的絕緣體。此外，氟代石墨烯還具有良好的熱穩(wěn)定性、大的負(fù)磁阻、光學(xué)透明度高等特點(diǎn)。

③氧化石墨烯（GO）

氧化石墨烯（GO）包括羧基石墨烯、石墨醇等。當(dāng)石墨烯的邊界連接有含氧基團(tuán)時(shí)（如-OH，C-O-C，C=O，-COOH）同時(shí)，由于這些基團(tuán)基本為親水性官能團(tuán)，石墨烯在水環(huán)境中的分散性和穩(wěn)定性顯著提高，它們的存在也提高了石墨烯的機(jī)械性能，保留了導(dǎo)電性等其他性能。

物理制備法

固相機(jī)械剝離法

固相機(jī)械剝離是一種通過(guò)機(jī)械力反復(fù)切割一塊石墨，直到獲得一薄層石墨烯的方法。施加的機(jī)械力可以克服石墨烯結(jié)構(gòu)相鄰層之間的范德瓦爾斯引力，打破范德瓦爾斯力壘，將兩個(gè)石墨烯層分開(kāi)。2004年，安德烈·蓋姆和康斯坦丁·Novosorov使用透明膠帶機(jī)械剝離高度定向熱解石墨，獲得第一個(gè)單層石墨烯。這種方法可以獲得高質(zhì)量的石墨烯層，但是費(fèi)時(shí)費(fèi)力、不可控因素較多、大規(guī)模制備石墨烯很難，大面積制備石墨烯也很難。

中國(guó)科學(xué)家趙偉峰等人發(fā)明了一種通過(guò)球磨剝離石墨制備石墨烯的方法，這種方法需要在球磨過(guò)程中加入一種合適的溶劑。該方法可以低成本地從厚的石墨片大量生產(chǎn)具有完整晶體結(jié)構(gòu)的石墨烯片，并且可以用于大規(guī)模生產(chǎn)。

液相溶劑剝離法

液相溶劑剝離法是將石墨片或石墨衍生物分散在溶劑中（如N,N-二甲基甲酰胺、鄰二氯苯、N-甲基-吡咯烷酮）中，再用超聲、加熱等方法獲得石墨烯。這種方法可以保持石墨烯的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性不被破壞，但往往會(huì)出現(xiàn)石墨烯團(tuán)聚的現(xiàn)象。雖然超聲波法非常簡(jiǎn)單，適合實(shí)驗(yàn)室制備石墨烯片，但是超聲波法制備的石墨烯濃度很低，不利于實(shí)際使用。而且，要注意超聲波的時(shí)間過(guò)度的超聲波處理會(huì)破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)。

化學(xué)制備法

氧化還原法

氧化還原法是通過(guò)熱處理或在邊界連接含氧基團(tuán)將天然石墨氧化，然后通過(guò)外力剝離得到單層氧化石墨烯，最后氧化石墨烯被還原得到石墨烯的方法。氧化石墨烯的表面和邊緣有大量的羥基（OH）羧基（COOH）羰基（C=O）環(huán)氧（C-O-C）Isogroups，此時(shí)石墨的親水性增加，石墨層間距離從0.34 nm膨脹到約0.78 nm，有利于后續(xù)剝離。由于氧化石墨烯在水中具有良好的分散性和穩(wěn)定性，在外力剝離時(shí)可以選擇超聲波振動(dòng)，從而得到分布均勻的氧化石墨烯。最后，氧化石墨烯被強(qiáng)還原劑還原以除去含氧基團(tuán)。常見(jiàn)的還原方法如下：熱還原法、電化學(xué)還原法、微波還原法、等離子還原法等。這種方法成本低、產(chǎn)率高，能夠高效制備大面積獨(dú)立單層石墨烯，適合大規(guī)模生產(chǎn)。生產(chǎn)的石墨烯可應(yīng)用于光伏電池電化學(xué)器件等領(lǐng)域。

化學(xué)氣相沉積法

化學(xué)氣相沉積法（CVD）是目前工業(yè)上制備石墨烯薄膜材料應(yīng)用最廣泛的方法之一。它以高溫可分解的含碳化合物為碳源，通過(guò)高溫退火使石墨烯生長(zhǎng)在基底表面，最后將其從基底表面去除，得到石墨烯片。一般碳源可以選擇甲烷、甲醇、乙烷、乙烯、乙醇、乙炔、聚合物等，基體大部分是金屬Ni、Pt、Ru。但經(jīng)過(guò)研究，碳源也可以是餅干、巧克力、草、塑料、蟑螂等物質(zhì)，而選擇這些物質(zhì)合成石墨烯成本更低、無(wú)毒以及綠色。石墨烯可以通過(guò)濕轉(zhuǎn)移法和干轉(zhuǎn)移法轉(zhuǎn)移濕法轉(zhuǎn)移法是刻蝕襯底的方法，可以將石墨烯從硅片表面轉(zhuǎn)移到其他襯底上（例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）表面用丙酮洗掉PMMA，實(shí)現(xiàn)石墨烯的轉(zhuǎn)移。CVD中碳源、基體、溫度、壓力的選擇會(huì)影響石墨烯的生長(zhǎng)速度和形態(tài)面積。該方法簡(jiǎn)單可行可控、可以制備高質(zhì)量大面積的石墨烯，但成本高。

電化學(xué)法

電化學(xué)法是在水溶液或有機(jī)電解液中，對(duì)石墨工作電極施加陰極或陽(yáng)極電位的方法。使用陽(yáng)極電位有助于將負(fù)離子插入石墨層，導(dǎo)致石墨逐漸膨脹，然后不斷脫落形成石墨烯片。但這樣會(huì)在生成的石墨烯中引入大量的氧基團(tuán)，影響其電學(xué)性能。如果使用陰極電位，會(huì)驅(qū)使正離子插入石墨層，然后膨脹剝離。與陽(yáng)極電位法相比，這種方法需要較長(zhǎng)的時(shí)間，但會(huì)產(chǎn)生更高質(zhì)量的石墨烯片。在含水電解質(zhì)中，水相中的自由基（OH和·O）會(huì)促進(jìn)陰離子的插入，利用陽(yáng)極電位電化學(xué)剝離石墨電極更有效，但會(huì)得到更多缺陷和氧基團(tuán)的石墨烯。電化學(xué)法制備石墨烯的性質(zhì)及電解質(zhì)類(lèi)型、濃度等，并且在制備過(guò)程中可以通過(guò)改變模板來(lái)改變石墨烯的形狀。

電化學(xué)方法也可以還原氧化石墨烯上的含氧基團(tuán)來(lái)制備石墨烯。

外延生長(zhǎng)法

外延生長(zhǎng)是指高溫加熱碳化硅(SiC)單晶，去除SiC表面的Si原子，留下C原子進(jìn)行重構(gòu)，然后得到與原始SiC面積相同的石墨烯薄層。這種方法可以制備1-厚度為2個(gè)碳原子的石墨烯，但這種方法無(wú)法在大面積上獲得厚度均勻的石墨烯層。制備的石墨烯表現(xiàn)出高載流子遷移率等特性，但無(wú)法觀察到量子霍爾效應(yīng)。通過(guò)這種方法可以用作石墨烯襯底的材料包括SiCSiO?GaAsCuNiCoRuAuAg等。

生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

石墨烯具有生物相容性，特別有利于神經(jīng)元的附著和生長(zhǎng)。當(dāng)神經(jīng)元附著在石墨烯涂層表面時(shí)，不僅可以維持正常的形態(tài)和代謝，還可以形成神經(jīng)炎突起。21世紀(jì)初開(kāi)始研究石墨烯的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。石墨烯因其獨(dú)特的生物活性而具有抗菌性、抗血小板和抗癌活性。

①癌癥治療

聚乙二醇功能化的氧化石墨烯納米粒子（NGO-PEG）在生物溶劑中具有良好的溶解性和穩(wěn)定性，可用于體外清除腫瘤細(xì)胞藥物的攜帶和顯像。與碳納米管相比，聚乙二醇功能化的氧化石墨烯納米粒子（NGO-PEG）不僅目標(biāo)識(shí)別效率高，而且材料在皮膚組織中殘留較少。經(jīng)過(guò)研究，納米石墨烯被靜脈注射(NGS)在腫瘤移植部位使用低強(qiáng)度近紅外光譜（NIR）激光照射后，通過(guò)低溫作用有效消除腫瘤，血液分析結(jié)果顯示無(wú)明顯副作用。

功能化的氧化石墨烯也可用于治療癌細(xì)胞。例如將光敏劑分子Ce6裝載到聚乙二醇中（PEG）功能化氧化石墨烯（GO）上部可用化合物GO-PEG-Ce6，該配合物不僅具有良好的水溶性，而且能明顯破壞癌細(xì)胞的光動(dòng)力。

②藥物傳遞

藥物傳遞系統(tǒng)的目的是定位治療藥物的傳遞氧化石墨烯可以在多層膜中創(chuàng)建阻擋層，以捕獲感興趣的分子進(jìn)行控制釋放，因此可以用作藥物輸送的載體。例如，用活性靶向配體TRC105功能化氧化石墨烯提高了血管生成的治療效果。聚乙二醇功能化的氧化石墨烯納米粒子（NGO-PEG）水不溶性芳香抗癌藥可以注射到細(xì)胞內(nèi)，如阿霉素（DOX）靶向遞送至腫瘤細(xì)胞。

③生物成像

近年來(lái)，石墨烯基納米復(fù)合材料可以制成新一代生物傳感器、用于細(xì)胞和生物成像的生物傳感器、納米載體和新型生物材料探針可用于多模態(tài)生物成像和影像引導(dǎo)的癌癥治療。石墨烯是生物分子成像的優(yōu)秀基底，可以引入納米孔進(jìn)行DNA測(cè)序，或者作為神經(jīng)刺激電極的成分。石墨烯及其衍生物可以檢測(cè)多巴胺等多種生物分子、氨基酸、凝血酶等[24]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，聚乙二醇（PEG）連接熒光染料和納米氧化石墨烯（NGO）結(jié)合的化合物可以在細(xì)胞中成像。PEG分子可以防止NGO引起的染料熒光猝滅，有效提高NGO的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)復(fù)合物的吸收。

在電極中的應(yīng)用

石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，室溫下載流子遷移效率高達(dá)15000 cm/V.s)電阻小，可以用石墨烯做電極材料。加上其良好的靈活性、化學(xué)穩(wěn)定性和高比表面積、機(jī)械強(qiáng)度，可用作超級(jí)電容器、傳感器等電子設(shè)備的電極。例如，如果將石墨烯涂覆在玻璃或聚合物支撐體上來(lái)制作透明導(dǎo)電電極，將石墨烯一層一層堆疊起來(lái)可以提高薄片的導(dǎo)電性但多層石墨烯透明度下降，通常使用的石墨烯厚度不能超過(guò)四層。

石墨烯修飾電極的電化學(xué)特性發(fā)生了變化。例如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）功能化石墨烯修飾電極，修飾后的石墨烯具有親水性，可以分散在水相中，電化學(xué)結(jié)果表明其對(duì)o和H?O?的還原具有良好的電催化作用。由于其生物相容性，它也可以用作生物電化學(xué)傳感器。例如葡萄糖氧化酶（GOD）在石墨烯表面構(gòu)建了葡萄糖電化學(xué)傳感器，不僅表現(xiàn)出良好的電子轉(zhuǎn)移特性，而且保持了電催化活性，響應(yīng)線性范圍為2-14  mmol·L-1之間。

在電池材料中的應(yīng)用

碳材料，例如無(wú)定形碳、多孔碳、石墨烯和其他材料已經(jīng)廣泛用于燃燒電池這些材料具有較大的比表面積和良好的催化活性，可以提高電池的比容量和改善電子的轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步有助于反應(yīng)物的加速（即燃料）電催化活性表面。比如用石墨烯設(shè)計(jì)的質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）能產(chǎn)生高功率密度，提高38%的電流密度、257%以提高離子導(dǎo)電性。石墨烯應(yīng)用于鋰離子二次電池，比如合成石墨烯-SnO?可用作鋰離子二次電池的負(fù)極材料，提高了比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。

石墨烯可以作為太陽(yáng)能電池中的電極材料，它可以發(fā)揮多種作用（控制信號(hào)的輸入和輸出）作用，導(dǎo)致PCE的整體改善。石墨烯可以在太陽(yáng)能電池接觸點(diǎn)做超薄、透明擴(kuò)散阻擋層，作為串聯(lián)太陽(yáng)能電池的中間層，作為電子受體等。部分功能化的石墨烯會(huì)增加石墨烯的載流子密度（降低電池串聯(lián)電阻）增加電池的內(nèi)置電勢(shì)，提高太陽(yáng)能電池的性能。例如石墨烯用四氰基醌二甲烷修飾，制備的復(fù)合物用作太陽(yáng)能電池中的透明電極，光照為AM1時(shí).5，能量轉(zhuǎn)換率約為2.58%

在超級(jí)電容器中的應(yīng)用

石墨烯具有超高的比表面積、良好的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性可用作儲(chǔ)能的超級(jí)電容器。超級(jí)電容器可分為雙層電容器、偽電容器和不對(duì)稱(chēng)電容器，石墨烯主要用于雙層電容器。然而，石墨烯本身存在缺陷，石墨烯片層之間的范德華力很強(qiáng)，容易造成團(tuán)聚，因此一般采用反應(yīng)性基團(tuán)和過(guò)渡金屬氧化物顆粒對(duì)石墨烯表面進(jìn)行修飾，以改善石墨烯的分散性和電化學(xué)性能。如利用二硫化鉬（MoS?）石墨烯顆粒修飾的復(fù)合物形成球形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)相互連接，既有效促進(jìn)了電荷傳輸和電解質(zhì)擴(kuò)散過(guò)程，又有效避免了石墨烯在電吸收和附著過(guò)程中體積膨脹收縮和易團(tuán)聚的缺點(diǎn)。該復(fù)合材料還表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，1000次循環(huán)后比電容僅下降7.7%

在光學(xué)設(shè)備中的應(yīng)用

石墨烯在常溫常壓下是一種近乎透明的固體，具有透光性。它在紅外區(qū)具有突出的非線性光學(xué)特性，其非線性折射率為10?? cm/ W。石墨烯是高度敏感的、良好的非線性光學(xué)特性和抗電磁干擾能力可用作光纖傳感器、光學(xué)器件，例如光學(xué)開(kāi)關(guān)。石墨烯還在圖像處理中、光存儲(chǔ)人員和設(shè)備保護(hù)等許多光學(xué)領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。

氫能作為一種新型清潔能源，是解決未來(lái)能源短缺的政策之一。但常溫常壓下運(yùn)輸困難，需要借助儲(chǔ)氫材料作為載體進(jìn)行儲(chǔ)存。碳基材料，如活性炭、富勒烯、碳納米管、石墨烯可以作為儲(chǔ)氫材料，但石墨烯基材料物理吸附氫的結(jié)合能增加，因此比其他碳材料更有優(yōu)勢(shì)。石墨烯的功能化可以調(diào)節(jié)材料的化學(xué)反應(yīng)性、表面積、孔隙率和層間間距，從而提高吸附能力，降低吸附能壘。原來(lái)的石墨烯儲(chǔ)氫能力差，但是添加了過(guò)渡金屬、主基金屬、金屬納米團(tuán)簇、石墨烯摻雜含氮化合物后，氫與石墨烯的分子間結(jié)合能為0.2-8 eV區(qū)域（在物理吸附和化學(xué)吸附之間）調(diào)整一下，讓它能有效的儲(chǔ)存氫氣。