由于块状 AB-堆叠石墨烯的强层间相互作用降低了单层石墨烯的优越性质，因此需要形成随机堆叠的石墨烯，将其高性能应用于宏观器件。然而，批量合成石墨烯的常规方法，通常使其结晶度低，或者形成热力学稳定的AB-堆叠结构。这里，通过利用氧化石墨烯海绵的多孔形貌，和乙醇蒸气进行 1500-1800℃的超高温处理，开发了一种新方法用于批量生产高结晶度、高比例随机堆叠的石墨烯。Raman光谱表明获得的石墨烯海绵具有高结晶度和随机堆叠的比例高达80%。海绵和聚集体样品之间随机堆叠比的巨大差异证实了乙醇衍生物种进入内部区域的重要性。通过研究处理温度的影响，发现在1500℃时有更高的随机堆叠率。此外，通过引入纤维素纳米纤维作为间隔物，以防止石墨烯的直接堆叠，AB堆叠率降低到10%以下。该研究工作所提出的方法对于大规模生产高性能块状石墨烯具有重要的指导意义。
 
  Figure 1. 大规模石墨烯制造工艺示意图。
 
 
Figure 2. (a)不同样品的Raman光谱对比。（b）GA-Et1800-surf和(c) GS-Et1800两个样品的SEM图。
 
  
Figure 3. (a-f)不同样品在G'波段内拟合，提供了随机堆叠的结构比例。黑色空心圆圈代表测量的光谱；蓝色虚线代表石墨烯随机堆叠结构的 G'_2D成分，而两条绿色虚线代表AB堆叠结构的 G'_3DA和 G'_3DB成分。红色实线是蓝色和绿色曲线的总和。
 
  
Figure 4.（a）GS-Et1500和GCS-Et1500的拉曼光谱。(b)GCS-Et1500的扫描电镜图像。(c)GCS-Et1500的G'波段拟合。（d）GCS-Et1500 (红点) 和CS-Et1500 (空心圈)的I_D/I_G和I_G'/I_G分布情况。（e）GCS-Et1500三种不同情况下的示意图，表示堆叠的石墨烯(区域1)、插入CNF的石墨烯(区域2)和CNF的聚集体(区域3)。
  
       该研究工作由日本大阪大学Yoshihiro Kobayashi课题组于2021年发表在Carbon期刊上。原文：Bulk-scale synthesis of randomly stacked graphene with high crystallinity。

转自《石墨烯研究》公众号