CN104860298A

CN104860298A - 利用熔融态反应床制备石墨烯的方法

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Publication number: CN104860298A
Application number: CN201510133250.7A
Authority: CN
Inventors: 孙旭阳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2035-03-25
Also published as: CN104860298B

Abstract

本发明提供一种利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其包括如下步骤：1)形成熔融态反应床；2)使裂解后的气态碳源持续通过所述熔融态反应床的表面；3)使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出，从而在所述熔融态反应床上形成石墨烯。或者该方法包括如下步骤：①将固态或液态碳源与反应床物质混合，形成混合物；②将所述混合物熔化，使所述固态或液态碳源裂解，并形成含碳的熔融态反应床；③使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出，从而在所述熔融态反应床上形成石墨烯。该方法成本低、效率高、污染少、制备的石墨烯质量好，并能解决困扰工程技术界的石墨烯剥离和转移难题。

Description

利用熔融态反应床制备石墨烯的方法

技术领域

本发明涉及新材料制备领域，具体说，涉及一种石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化而形成的具有蜂巢晶格的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地从石墨中分离出石墨烯，并因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯具有优异的性能。首先，石墨烯的比表面积非常大，可达2630m²/g。其次，石墨烯中的碳原子以sp²方式杂化，每个碳原子与其相邻的三个碳原子通过σ键形成稳定的碳-碳键，因而使石墨烯具有极高的力学性能，其杨氏模量可达1100GPa，断裂强度可达130GPa。再次，石墨烯中的π电子离域形成大π键，π电子可以自由移动，因此石墨烯具有优异的导电性能，其载流子迁移速率可高达2×10⁵cm²·V^-1·S^-1，而电阻率只有10^-8Ωm。另外，石墨烯还具有良好的光学性能、热学性能和磁学性能等。因此，石墨烯具有巨大的潜在应用价值，被认为是当代最重要的新材料之一。

目前，石墨烯的制备方法可以分为自上而下法和自下而上法，其中，氧化石墨还原法为自上而下法中的主要方法。该方法为，先将石墨进行强氧化处理得到氧化石墨，再对氧化石墨进行剥离得到氧化石墨烯，最后对氧化石墨烯进行还原得到石墨烯。在该方法中，强氧化过程会严重破坏石墨烯片层的结构，而经过还原处理后只能部分恢复石墨烯片层的电子共轭结构，因此得到的石墨烯质量不高。此外，石墨的氧化过程通常需要大量的强酸(如浓硫酸、浓硝酸)或其它强氧化剂(如高锰酸钾溶液)，而还原过程中还需要水合肼或者硼氢化钠等有毒物质，因此该方法效率低、成本高、能耗大、污染严重。

化学气相沉积(CVD)外延生长法是自下而上法中的主要方法。该方法法为，在高温下充入碳源气体(如甲烷、乙烷、乙炔等)，碳源气体分解并在衬底上形成石墨烯。这种方法可以在衬底(例如铜衬底)上形成高质量石墨烯，但对装置和生产条件要求严格、反应时间长、产率低下、因使用大量危险气体而成本高昂。特别是，通过这种方法在衬底(如铜、镍、碳化硅等)上生长的石墨烯很难从衬底上剥离。剥离时往往需要采用强酸腐蚀、高温气化等极端方法，这就造成了成本高、环境污染大，并且会损伤石墨烯成品。

发明内容

本发明就是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是，提供一种利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，该方法成本低、效率高、污染少、制备的石墨烯质量好，并能解决困扰工程技术界的石墨烯剥离和转移难题。

为了实现上述目的，在本发明的一个方面，提供一种利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其包括如下步骤：1)形成熔融态反应床；2)使裂解后的气态碳源持续通过所述熔融态反应床的表面；3)使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出，从而在所述熔融态反应床上形成石墨烯。

优选地，形成所述熔融态反应床的物质在常温下为水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质。具体说，所述水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质可以包括从水溶性的或可溶于弱酸弱碱的无机盐、无机碱、氧化物、氮化物、碳化物中选择的一种或多种物质。进一步优选地，在上述步骤3)之后还可以包括如下步骤：4)将所述熔融态反应床的温度降至常温，从而形成表面上沉积有石墨烯的物质；5)将所述表面上沉积有石墨烯的物质浸入水或弱酸弱碱中洗脱，从而得到石墨烯。

另外，优选地，所述气态碳源可以包括从脂肪烃、芳香烃、烃类衍生物、含碳高分子聚合物中选出的一种或多种含碳物质。进一步，可以通过所述熔融态反应床的高温使所述气态碳源进行裂解或者可以通过预热使所述气态碳源进行裂解来形成所述裂解后的气态碳源。再进一步，在使所述气态碳源进行裂解或使碳从所述熔融态反应床析出的过程中，可以使用铜、含铜合金、镍、含镍合金、铂、铂铑中的一种或多种作为催化剂。

再者，优选地，在上述步骤2)中可以同时通入从氮气、氩气、氢气、氨气中选出的一种或多种气体，作为保护气体。

另外，优选地，在上述步骤3)之前，还可以包括在所述熔融态反应床中***用于石墨烯生长的固体衬底，从而当使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出时，在所述固体衬底上同时沉积石墨烯。

另外，优选地，在上述步骤1)中，可以在所述熔融态反应床中加入石墨烯籽晶。

在本发明的另一方面，提供一种利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其包括如下步骤：①将固态或液态碳源与反应床物质混合，形成混合物；②将所述混合物熔化，使所述固态或液态碳源裂解，并形成含碳的熔融态反应床；③使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出，从而在所述熔融态反应床上形成石墨烯。

优选地，所述固态或液态碳源可以包括从脂肪烃、芳香烃、烃类衍生物、含碳高分子聚合物、酞菁类物质中选出的一种或多种含碳物质。

优选地，所述反应床物质在常温下为水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质。具体说，所述水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质可以包括从水溶性的或可溶于弱酸弱碱的无机盐、无机碱、氧化物、氮化物、碳化物中选择的一种或多种物质。进一步，在步骤③之后还可以包括如下步骤：④将所述熔融态反应床的温度降至常温，从而形成表面上沉积有石墨烯的物质；⑤将所述表面上沉积有石墨烯的物质浸入水或弱酸弱碱中洗脱，从而得到石墨烯。

优选地，在所述混合物中，可以加入铜、含铜合金、镍、含镍合金、铂、铂铑中的一种或多种作为所述固态或液态碳源裂解或碳从所述熔融态反应床析出的催化剂。

优选地，在步骤②中可以同时通入从氮气、氩气、氢气、氨气中选出的一种或多种气体，作为保护气体。

优选地，在步骤③之前，还可以包括在所述熔融态反应床中***用于石墨烯生长的固体衬底，从而当使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出时，在所述固体衬底上同时沉积石墨烯。

优选地，在步骤①中，可以在所述混合物中加入石墨烯籽晶。

从上面的描述和实践可知，本发明利用熔融态反应床来制备石墨烯，可以认为是对常规的在固体衬底上气相沉积石墨烯方法的突破。本发明所用的设备投资小、简单易行、成本低、效率高。在本发明的制备石墨烯的过程中，不需要使用强酸和其它强氧化剂、不需要使用有毒物质，因此污染少、对石墨烯性能的影响小。通过从熔融态反应床中捞走析出的石墨烯、或者通过将含碳的熔融态反应床冷却到常温后形成的表面上沉积有石墨烯的物质浸入水或弱酸弱碱中洗脱得到石墨烯，可以容易地解决困扰工程技术界的石墨烯剥离和转移难题。如果需要的话，也可以使石墨烯生长在通常难以生长的衬底上，从而便于制造器件。另外，本发明制备的石墨烯质量好、性价比高，对制备石墨烯的原材料的纯度要求不高。

附图说明

图1为本发明的一个方面所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法的流程图；

图2为酞菁镍的分子结构示意图；

图3为本发明的一个实施例所述的以氯化铜为反应床物质、以甲烷为碳源、以铜箔为催化剂和固体衬底而制备的石墨烯的照片；

图4为本发明的一个实施例所述的以氯化钠为反应床物质、以苯为碳源而制备的石墨烯的透射电镜(TEM)照片；

图5为本发明的一个实施例所述的以氯化钾为反应床物质、以酞菁镍为碳源而制备的石墨烯的X射线衍射(XRD)图谱；

图6为本发明的一个实施例所述的以氯化钾为反应床物质、以酞菁镍为碳源而制备的石墨烯的透射电镜(TEM)照片。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

图1为本发明的一个方面所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法的流程图。如图1所示，本发明的一个实施例所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法包括如下的步骤：

首先，在步骤S1中，形成熔融态反应床。然后，在步骤S2中，使裂解后的气态碳源持续通过所述熔融态反应床的表面。最后，在步骤S3中，使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出，从而在所述熔融态反应床上形成石墨烯。

在本发明中，所述熔融态反应床用作生长石墨烯的液体衬底和碳溶剂，气态碳源裂解后，碳溶解在熔融态反应床中。通过使碳在熔融态反应床中过饱和析出，可以使碳析出在熔融态反应床上，从而形成石墨烯。

形成所述熔融态反应床的物质可以采用在常温下具有水溶性的物质或可溶于弱酸弱碱的物质。具体说，所述水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质可以包括从水溶性的或可溶于弱酸弱碱的无机盐(例如，氯盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐、锰酸盐、镍酸盐、钴酸盐等)、无机碱(例如，氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙等金属氢氧化物)、氧化物、氮化物、碳化物中选择的一种或多种物质。但本发明不限于此。如果在所述熔融态反应床上析出石墨烯后直接将石墨烯捞走，那么形成熔融态反应床的物质不必是具有水溶性的物质或可溶于弱酸弱碱的物质。形成熔融态反应床的物质的熔点可以在500℃至1500℃的范围内。

所述气态碳源可以包括从脂肪烃、芳香烃、烃类衍生物、含碳高分子聚合物中选出的一种或多种含碳物质，例如，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、乙炔、环烷烃、苯、甲苯、萘、甲醇、乙醇、碳水化合物。所选的气态碳源应该容易裂解，以便使碳能够溶解在熔融态反应床中。

气态碳源的裂解可以通过两种方法来实现，在第一种方法中，可以直接通入气态碳源，该气态碳源经过高温熔融态反应床的表面时，可以在该熔融态反应床的高温作用下进行裂解。在第二种方法中，可以通过预热的方法使气态碳源先进行裂解，然后裂解后的碳源经过熔融态反应床，并溶解在其中。为了使裂解温度降低、使裂解效率提高以及使碳析出效率提高，在使气态碳源进行裂解或使碳从熔融态反应床析出的过程中，可以使用铜、含铜合金、镍、含镍合金、铂、铂铑中的一种或多种作为催化剂。这些催化剂可以制成箔状、网状、泡沫状，并放置在气态碳源发生裂解的地方，如放置在熔融态反应床的上方。

在使裂解后的气态碳源持续通过熔融态反应床的表面的同时，可以通入从氮气、氩气、氢气、氨气中选出的一种或多种气体，作为保护气体。

使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出的方法可以包括：通入过量的裂解后的碳源，或者通过改变温度和/或压强来降低碳在所述熔融态反应床中的过饱和溶解度，从而使碳可以从熔融态反应床中过饱和析出以形成石墨烯。但本发明不限于此。

另外，为了提高石墨烯的结晶效率，可以在熔融态反应床中加入石墨烯籽晶。

在一个实施例中，当石墨烯在熔融态反应床的表面上形成后，可以及时将其转移，从而使石墨烯的形成过程能够连续进行。

在另一个实施例中，在使碳在熔融态反应床中过饱和析出之前，还可以在熔融态反应床中***用于石墨烯生长的固体衬底，从而当使碳在熔融态反应床中过饱和析出时，在所述固体衬底上同时沉积石墨烯。所述固体衬底可以包括硅片、锗片、蓝宝石、碳化硅、氧化铝、氮化铝、金属箔、陶瓷片等。

在又一个实施例中，在形成熔融态反应床的物质为水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质的情况下，可以将含碳的熔融态反应床的温度降至常温，含碳的熔融态反应床凝固后，形成表面上沉积有石墨烯的物质。然后，将所述表面上沉积有石墨烯的物质浸入水或弱酸弱碱中洗脱，从而得到石墨烯。

在本发明的另一方面，可以使用固态或液态碳源，利用熔融态反应床制备石墨烯。本发明另一方面所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法包括如下步骤：①将固态或液态碳源与反应床物质混合，形成混合物；②将所述混合物熔化，使所述固态或液态碳源裂解，并形成含碳的熔融态反应床；③使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出，从而在所述熔融态反应床上形成石墨烯。

与前面的描述类似，所述固态或液态碳源包括从脂肪烃、芳香烃、烃类衍生物、含碳高分子聚合物、酞菁类物质中选出的一种或多种含碳物质。其中，酞菁类物质是一类大环化合物，酞菁分子中心是一个由碳氮共轭双键组成的18-π体系，环内有一个空腔。空腔内的两个氢原子可以被70多种元素取代，包括几乎所有的金属元素和一部分非金属元素以及金属氧化物等，图2示出了酞菁镍的分子结构示意图。

所述反应床物质可以采用在常温下具有水溶性的物质或可溶于弱酸弱碱的物质。具体说，所述水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质可以包括从水溶性的或可溶于弱酸弱碱的无机盐(例如，氯盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐、锰酸盐、镍酸盐、钴酸盐等)、无机碱(例如，氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙等金属氢氧化物)、氧化物、氮化物、碳化物中选择的一种或多种物质。但本发明不限于此。如果在所述熔融态反应床上析出石墨烯后直接将石墨烯捞走，那么形成熔融态反应床的物质不必是具有水溶性的物质或可溶于弱酸弱碱的物质。形成熔融态反应床的物质的熔点可以在500℃至1500℃的范围内。

在所述混合物中，可以加入铜、含铜合金、镍、含镍合金、铂、铂铑中的一种或多种作为所述固态或液态碳源裂解或碳从熔融态反应床析出的催化剂，这样可以降低熔融态反应床的温度，或者可以提高碳源的裂解效率，或者提高碳析出的效率。

在熔化所述混合物同时，可以通入从氮气、氩气、氢气、氨气中选出的一种或多种气体，作为保护气体。

使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出的方法可以包括：使碳源过量，或者通过改变温度和/或压强来降低碳在所述熔融态反应床中的过饱和溶解度，从而使碳可以从熔融态反应床中过饱和析出以形成石墨烯。但本发明不限于此。

在另一个实施例中，在降低碳在熔融态反应床中的过饱和溶解度之前，还可以在熔融态反应床中***用于石墨烯生长的固体衬底，从而当使碳在熔融态反应床中过饱和析出时，在所述固体衬底上同时沉积石墨烯。所述固体衬底可以包括硅片、锗片、蓝宝石、碳化硅、氧化铝、氮化铝、金属箔、陶瓷片等。

下面将结合具体例子进一步描述本发明所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法。

例1：

形成熔融态反应床的物质为氯化铜，将其装入石墨坩埚并置于高温真空管式炉中。升温至900℃，然后进一步升温至925℃并保持1小时，在925℃保温时持续通入高纯度(纯度为99.99％以上)甲烷与氢气混合气体，其中，甲烷与氢气体积比为95：1。将铜箔置于熔融态反应床中，保温结束时将铜箔取出。在铜箔上直接沉积有高纯度石墨烯。图3示出了形成有石墨烯的铜箔的照片。该石墨烯材料的比表面积数据示于表1中。

例2：

形成熔融态反应床的物质为氯化铜，将其装入石墨坩埚并置于高温真空管式炉中。升温至1300℃，然后降温至1250℃并保持1小时，在1250℃保温时持续通入高纯度(纯度为99.99％以上)甲烷与氢气混合气体，其中，甲烷与氢气体积比为95：1。将蓝宝石片置于熔融态反应床中，在蓝宝石片上直接沉积有高纯度石墨烯材料。该石墨烯材料的比表面积数据示于表1中。

例3：

形成熔融态反应床的物质为氢氧化钾，将其装入石墨坩埚并置于高温真空管式炉中。升温至1100℃，然后降温至1050℃并保持20分钟，在1050℃保温时持续通入高纯度(纯度为99.99％以上)乙炔与氢气混合气体，其中，乙炔与氢气体积比为99：1。然后，将熔融态反应床的温度降至室温。将凝固产物浸入水中洗脱，得到高纯度石墨烯材料。该石墨烯材料的比表面积数据示于表1中。

例4：

形成熔融态反应床的物质为氢氧化钾，在其中混入单层石墨烯粉体做籽晶，其中，氢氧化钾与石墨烯籽晶的体积比为999999：1。将其装入石墨坩埚并置于高温真空管式炉中。升温至1100℃，然后降温至1050℃并保持20分钟，在1050℃保温时持续通入高纯度(纯度为99.99％以上)乙炔与氢气混合气体，其中，乙炔与氢气体积比为99：1。然后，将熔融态反应床的温度降至室温。将凝固产物浸入水中洗脱，得到高纯度石墨烯材料。该石墨烯材料的比表面积数据示于表1中。

例5：

形成熔融态反应床的物质为氢氧化钾，将其装入石墨坩埚并置于高温真空管式炉中。升温至1000℃，然后降温至950℃并保持20分钟，在950℃保温时持续将高纯度(纯度为99.99％以上)乙炔与氢气混合气体经过泡沫镍后通入，其中，乙炔与氢气体积比为99：1。然后，将熔融态反应床的温度降至室温。将凝固产物浸入水中洗脱，得到高纯度石墨烯材料。该石墨烯材料的比表面积数据示于表1中。

例6：

形成熔融态反应床的物质为氢氧化钾，将其装入载有泡沫镍的石墨坩埚并置于高温真空管式炉中。升温至1000℃，然后降温至950℃并保持20分钟，在950℃保温时持续通入高纯度(纯度为99.99％以上)乙炔与氢气混合气体，其中，乙炔与氢气体积比为99：1。然后，将熔融态反应床的温度降至室温。将凝固产物浸入水中洗脱，得到高纯度石墨烯材料。该石墨烯材料的比表面积数据示于表1中。

例7：

形成熔融态反应床的物质为氯化钠，将其装入石墨坩埚并置于高温真空管式炉中。升温至1200℃，然后降温至1150℃并保持0.5小时。在1150℃保温时持续通入高纯度(纯度为99.99％以上)苯蒸气与氢气混合气体，其中，苯蒸气与氢气体积比为99：1。然后，将熔融态反应床的温度降至室温。将凝固产物浸入水中洗脱，得到高纯度的石墨烯材料。该石墨烯材料的透射电镜照片示于图4，其比表面积数据示于表1中。

例8：

形成熔融态反应床的物质为氯化钾，固态碳源为30.0克实验室合成的酞菁镍(NiPc)，酞菁镍与氯化钾的质量比为1:99，将酞菁镍与氯化钾混合均匀，并将其置于石英管式炉中。在高纯氩气保护下(氩气流速为50cm³·min^-1)，升温至800℃，然后在800℃下稳定8小时，最后自然降温至室温。将凝固产物浸入水中进行洗脱，得到石墨烯材料。该石墨烯材料的X射线衍射(XRD)图谱示于图5，其透射电镜照片示于图6，其比表面积数据示于表1。

例9：

形成熔融态反应床的物质为氯化钾，液态碳源为20.0克液态甲苯，甲苯与氯化钾的质量比为1:99。将甲苯与氯化钾混合均匀，并将其置于石英管式炉中。在高纯氩气保护下，升温至900℃，然后在900℃下稳定4小时，最后自然降温至室温。将凝固产物浸入水中进行洗脱，得到石墨烯材料，其比表面积数据示于表1。

表1：

例	反应床物质	碳源	石墨烯比表面积(㎡·g^-1)
				1	CuCl₂	CH₄(沉积于铜箔)	1190.5
2	CuCl₂	CH₄(沉积于蓝宝石)	513.6
				3	KOH	C₂H₂	815.1
4	KOH	C₂H₂(加有籽晶)	1006.4
				5	KOH	C₂H₂(加泡沫镍)	901.2
6	KOH	C₂H₂(加泡沫镍)	899.7
				7	NaCl	C₆H₆	402.3
8	KCl	NiPc	490.8
				9	KOH	甲苯	815.1

本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进和组合。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims

1.一种利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，包括如下步骤：

1)形成熔融态反应床；

2)使裂解后的气态碳源持续通过所述熔融态反应床的表面；

3)使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出，从而在所述熔融态反应床上形成石墨烯。

2.如权利要求1所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，形成所述熔融态反应床的物质在常温下为水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质。

3.如权利要求2所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，所述水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质包括从水溶性的或可溶于弱酸弱碱的无机盐、无机碱、氧化物、氮化物、碳化物中选择的一种或多种物质。

4.如权利要求2所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，在步骤3)之后还包括如下步骤：

4)将所述熔融态反应床的温度降至常温，从而形成表面上沉积有石墨烯的物质；

5)将所述表面上沉积有石墨烯的物质浸入水或弱酸弱碱中洗脱，从而得到石墨烯。

5.如权利要求1所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，所述气态碳源包括从脂肪烃、芳香烃、烃类衍生物、含碳高分子聚合物中选出的一种或多种含碳物质。

6.如权利要求5所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，通过所述熔融态反应床的高温使所述气态碳源进行裂解或者通过预热使所述气态碳源进行裂解来形成所述裂解后的气态碳源。

7.如权利要求6所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，在使所述气态碳源进行裂解以及在碳从熔融态反应床析出的过程中，使用铜、含铜合金、镍、含镍合金、铂、铂铑中的一种或多种作为催化剂。

8.如权利要求1所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，在步骤2)中同时通入从氮气、氩气、氢气、氨气中选出的一种或多种气体，作为保护气体。

9.如权利要求1所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，在步骤3)之前，还包括在所述熔融态反应床中***用于石墨烯生长的固体衬底，从而当使碳在所述熔融态反应床中的过饱和析出时，在所述固体衬底上同时沉积石墨烯。

10.如权利要求1所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，在步骤1)中，在所述熔融态反应床中加入石墨烯籽晶。

11.一种利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，包括如下步骤：

①将固态或液态碳源与反应床物质混合，形成混合物；

②将所述混合物熔化，使所述固态或液态碳源裂解，并形成含碳的熔融态反应床；

③使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出，从而在所述熔融态反应床上形成石墨烯。

12.如权利要求11所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，所述固态或液态碳源包括从脂肪烃、芳香烃、烃类衍生物、含碳高分子聚合物、酞菁类物质中选出的一种或多种含碳物质。

13.如权利要求11所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，所述反应床物质在常温下为水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质。

14.如权利要求13所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，所述水溶性物质或可溶于弱酸弱碱的物质包括从水溶性的或可溶于弱酸弱碱的无机盐、无机碱、氧化物、氮化物、碳化物中选择的一种或多种物质。

15.如权利要求13所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，在步骤③之后还包括如下步骤：

16.如权利要求11所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，在所述混合物中，加入铜、含铜合金、镍、含镍合金、铂、铂铑中的一种或多种作为所述固态或液态碳源裂解或碳从所述熔融态反应床析出的催化剂。

17.如权利要求11所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，在步骤②中同时通入从氮气、氩气、氢气、氨气中选出的一种或多种气体，作为保护气体。

18.如权利要求11所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，在步骤③之前，还包括在所述熔融态反应床中***用于石墨烯生长的固体衬底，从而当使碳在所述熔融态反应床中过饱和析出时，在所述固体衬底上同时沉积石墨烯。

19.如权利要求11所述的利用熔融态反应床制备石墨烯的方法，其中，在步骤①中，在所述混合物中加入石墨烯籽晶。