本發(fā)明屬于材料技術領域，尤其涉及一種一維石墨烯及其制備方法。

背景技術：

碳素材料是材料領域的一個重要分支，從上世紀末到本世紀，科研領域和技術領域里不斷涌現(xiàn)出新型碳同素異形體和碳素新材料。20世紀80年代以前，人們知道的碳的同素異形體只有石墨、金剛石和無定形碳3種，20世紀80年代后接連發(fā)現(xiàn)了新的碳的同素異形體：富勒烯(碳60，C₆₀)和碳納米管。特別是2004年發(fā)現(xiàn)的石墨烯(Graphene)是一種碳元素的原子尺度上的二維平面晶體，打破了傳統(tǒng)物理學的概念，形成了科學上的新理論和新技術，也為材料科學領域帶來一種神奇的新材料。石墨烯是一種有許多奇異性質的物質，引發(fā)了物理和化學理論的發(fā)展，也引發(fā)了材料科學的革命性變革。石墨烯是碳的一種二維平面晶體，它是由三維的石墨晶體從縱向剝離，最終得到的石墨的單層，即石墨烯，碳的二維平面晶體，一種新的碳的同素異形體。這種具有神奇性質的新材料風靡世界，引領科學和技術各領域的新發(fā)展方向。既然從三維石墨到二維石墨烯的蛻變帶來了如此神奇的質的變化，如果把二維石墨烯的一維固定，另一維不斷縮減，最后得到由石墨烯的基本結構單元碳六元環(huán)組成的一列，也就是一維的石墨烯。這種從二維到一維的蛻變是否會在科學理論界和材料領域再發(fā)生一個新的質變？本項發(fā)明提供了一維石墨烯晶體的結構和它的一種制備方法，可能是從碳的二維晶體到一維晶體這一新的質變的起點。

技術實現(xiàn)要素：

針對以上技術問題，本發(fā)明公開了一種一維石墨烯及其制備方法，所述一維石墨烯與現(xiàn)有的二維石墨烯有不同的化學結構和電子結構，有特殊的化學性質和電子學性質。

對此，本發(fā)明的技術方案為：

一種一維石墨烯，所述一維石墨烯的基本結構單元為碳六元環(huán)，所述碳六元環(huán)為碳原子組成的平面六元環(huán)，所述一維石墨烯的結構是由碳六元環(huán)在其不相鄰的兩條邊的垂直方向上向外延伸，生成的直線結構或折線結構。

此技術方案中的一維石墨烯與現(xiàn)有的二維石墨烯有不同的化學結構和電子結構，有特殊的化學性質和電子學性質，在電子學、光學、材料科學、化學、物理學、生命科學和醫(yī)藥等諸多領域有重要的應用價值，具有重要的應用價值和科學理論意義。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述碳六元環(huán)是由sp2態(tài)碳原子組成的共軛π-平面結構，碳原子在π-平面上的3個σ-鍵的夾角均為120°。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述直線結構為所述碳六元環(huán)在其兩條對邊的垂直方向上向外延伸生成的條帶結構；所述折線結構包括所述碳六元環(huán)在其兩條相間的邊的垂直方向上向外延伸生成的結構。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述一維石墨烯由sp2態(tài)碳原子構成，每個碳原子都處于條帶邊沿，分為兩種狀態(tài)，一種碳原子在條帶邊沿的凸點上，用兩個σ-鍵與另外兩個碳原子結合，用第三個σ-鍵與氫原子結合；第二種碳原子位于邊沿的凹點，三個σ-鍵與其它的三個碳原子結合。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述一維石墨烯的邊沿的氫原子可以被氟原子或其它一價原子或原子團取代。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述折線結構包括由直線結構的片段和折線結構的片段混合組成的條帶結構。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述一維石墨烯包括氫原子被氟原子或除氟之外的一價原子或原子團取代的一維石墨烯。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述一維石墨烯為平面形態(tài)或者平面形態(tài)卷曲而成的螺旋形態(tài)。

作為本發(fā)明的進一步改進，其以苯的衍生物為碳六元環(huán)的來源，以氣體的含碳物質為碳原子來源，加入脫水劑和鎂帶，在330～380℃的密封容器中，苯的衍生物發(fā)生脫水反應，產生氣態(tài)苯二炔，鎂帶與含碳物質反應產生碳原子，氣態(tài)苯二炔在碳原子的參與下，在載體基片上進行沉積反應，生成一維石墨烯晶體薄膜。

優(yōu)選的，以三氧化二鋁或氯化鈣為脫水劑，以含碳物質為碳原子來源，以金屬片、金屬箔、或玻璃片為載體基片。

本發(fā)明還公開了一種一維石墨烯的制備方法，其以苯的衍生物為碳六元環(huán)的來源，以氣體的含碳物質為碳原子來源，加入脫水劑和鎂帶，在330～380℃的密封容器中，苯的衍生物發(fā)生脫水反應，產生氣態(tài)苯二炔，鎂帶與含碳物質反應產生碳原子，氣態(tài)苯二炔在碳原子的參與下，在載體基片上進行沉積反應，生成一維石墨烯晶體薄膜。

作為本發(fā)明的進一步改進，以間苯二酚或苯的其它衍生物為碳六元環(huán)的來源，以三氧化二鋁或氯化鈣為脫水劑，以二氧化碳氣體為碳原子來源，以金屬片或玻璃片為載體基片，在330～380℃的密封容器中間苯二酚在三氧化二鋁的作用下發(fā)生脫水反應，產生氣態(tài)苯炔，鎂帶與二氧化碳氣體在通電條件下產生碳原子，氣態(tài)苯炔在碳原子的參與下，在載體片基上進行沉積反應，生成一維石墨烯晶體薄膜。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述的一維石墨烯的制備方法包括以下步驟：

步驟S1：將脫水劑在干燥箱里進行活化處理，鎂帶去除表面的氧化物后待用；

步驟S2：將脫水劑放入第一反應容器中，并加入苯的衍生物混合均勻；采用清洗后的金屬片或者玻璃片作為載體基片，放在第一反應容器上，將第一反應容器放入到管式氣氛爐中；

步驟S3：在第二反應容器里放入鎂粉，放在管式氣氛爐里第一個反應容器的一側，將一端連接導線的鎂帶放在第二反應容器的側面；管式氣氛爐先抽真空至-0.1mPa，再充氬氣至常壓，重復該操作；然后維持0.1L/min的氬氣流量，將管式氣氛爐升溫至330～380℃，開始在氬氣流中加通二氧化碳氣流，給鎂帶通電，保持20～60min，優(yōu)選的，保持30～40min；

該步驟中，給鎂帶通電，引發(fā)鎂帶與二氧化碳的反應，在330～380℃下，鎂帶與二氧化碳氣體反應產生碳原子；同時在330～380℃下，苯的衍生物與脫水劑發(fā)生脫水反應產生氣態(tài)苯炔，氣態(tài)苯炔在碳原子的參與下，在載體基片上進行沉積反應，生成一維石墨烯晶體；

步驟S4：關閉二氧化碳氣體，在氬氣流中通入水蒸氣，在300～350℃的溫度下保持30min，然后關閉水蒸氣，繼續(xù)維持0.1L/min的氬氣流量，管式氣氛爐在330～380℃的溫度下維持20～60min，然后冷卻，得到一維石墨烯晶體的薄膜。

此步驟中，關閉二氧化碳氣體，在氬氣流中改加水蒸氣，在300～350℃的溫度下保持30min，鎂粉與水蒸氣反應產生的氫原子與一維石墨烯邊沿的碳的懸鍵充分結合。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述脫水劑為γ-三氧化二鋁；所述金屬片經過機械拋光和化學拋光處理后，再用乙醇、丙酮和蒸餾水洗滌；所述玻璃片用乙醇、丙酮和蒸餾水洗滌。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述苯的衍生物為間苯二酚，所述脫水劑為三氧化二鋁。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述間苯二酚與三氧化二鋁的質量比為1：(5～8)；所述間苯二酚與鎂帶的質量比為1：(2～5)；所述間苯二酚與鎂粉的質量比為1：(2～3)。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述反應容器為瓷舟。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述的一維石墨烯的制備方法包括以下步驟：

步驟S1：將脫水劑在干燥箱里進行活化處理，鎂帶去除表面的氧化物后待用；

步驟S2：將脫水劑放入第一反應容器中，并加入苯的衍生物混合均勻；采用清洗后的金屬片或者玻璃片作為載體基片，放在第一反應容器上，將第一反應容器放入到管式氣氛爐中；

步驟S3：將第一反應容器放入到坩堝內，第一反應容器與坩堝之間的間隙放置擦去氧化物的鎂帶，并在反應容器上放置清潔處理過的銅箔或玻璃片，蓋上坩堝的蓋子，將其置入反應釜中密封，然后升溫至300～350℃之間，保持30～60min，冷卻后取出銅箔或玻璃片，得到沉積有一維4-6碳烯薄膜的箔或玻璃片；

步驟S4：步驟S3中沉積有一維4-6碳烯薄膜的銅箔或玻璃片蓋在第二反應容器上，放入管式氣氛爐中；取第三反應容器，加入鎂粉，放到管式氣氛爐的第二反應容器的一側，將一端連接導線的鎂帶放在第二反應容器的側面；

步驟S5：管式氣氛爐先抽真空至-0.1mPa，再充氬氣至常壓，重復該操作；然后維持0.1L/min的氬氣流量，將管式氣氛爐升溫至330～380℃，開始在氬氣流中加通二氧化碳氣流，給鎂帶通電，保持20～60min；

步驟S4：關閉二氧化碳氣體，在氬氣流中通入水蒸氣，在300～350℃的溫度下保持30min，然后關閉水蒸氣，繼續(xù)維持0.1L/min的氬氣流量，管式氣氛爐在330～380℃的溫度下維持20～60min，然后冷卻，得到一維石墨烯晶體的薄膜。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述苯的衍生物為間苯二酚。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述脫水劑為三氧化二鋁。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述間苯二酚與三氧化二鋁的質量比為1：(5～8)；所述間苯二酚與鎂帶的質量比為1：(2～5)；所述間苯二酚與鎂粉的質量比為1：(2～3)。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述脫水劑為γ-三氧化二鋁。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述金屬片經過機械拋光和化學拋光處理后，再用乙醇、丙酮和蒸餾水洗滌；所述玻璃片用乙醇、丙酮和蒸餾水洗滌。

本發(fā)明的有益效果為：

第一，現(xiàn)有的二維石墨烯是sp²態(tài)碳原子組成的平面共軛大π-鍵結構，由π-平面上的π-電子的流動性產生的超高導電性和導熱性體現(xiàn)在平面的二維方向上；本發(fā)明的技術方案產生的一維石墨烯晶體是線性結構，它的π-電子產生的高導電性和導熱性體現(xiàn)在一維線性方向上。

第二，現(xiàn)有的二維石墨烯的優(yōu)越的力學性質，如超高的拉伸強度和彈性，是由原子尺度的單層石墨烯二維晶體體現(xiàn)的，由二維石墨烯制備宏觀尺度的材料中單層石墨烯容易發(fā)生堆垛而恢復成石墨的結構，其優(yōu)良性質也隨之喪失；一維石墨烯的條帶結構可卷曲成螺旋狀，從而避免了一維石墨烯條帶結構的平面堆垛的發(fā)生，可以保持其優(yōu)良的物理性質。

第三，一維石墨烯是一種優(yōu)良的碳纖維，多股螺旋狀一維石墨烯可以紡成一維石墨烯線，進而織成一維石墨烯織物；多股螺旋狀一維石墨烯還可以絞合成一維石墨烯纜繩，派生出更多的新材料，這些新材料既有超強的機械強度，又有超高的導電性。

第四，本發(fā)明的一維石墨烯具有的優(yōu)良的單向導電性和導熱性，避免了二維石墨烯的平面堆垛帶來的穩(wěn)定性差的缺陷，一維石墨烯容易制造成纖維、織物、纜繩、導線等材料，預計一維石墨烯有希望在電子器件和電子線路制造領域，在機械制造領域，在材料科學、化學、物理學、生命科學和醫(yī)藥等諸多領域有諸多潛在的應用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一維石墨烯的直線結構和三種折線結構的示意圖；圖1(a)為直線結構的示意圖，圖1(b)、圖1(c)、圖1(d)為折線結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例1的實驗裝置示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例2沉積了一維石墨烯的銅箔與未沉積一維石墨烯的銅箔的對比圖；其中，a)為銅箔的空白樣，b)為沉積了一維石墨烯的銅箔，c)為玻璃片的空白樣，b)為沉積了一維石墨烯的玻璃片。

圖4是本發(fā)明實施例1中剝離下來的一維石墨烯薄膜懸浮在溶液中照片。

圖5是本發(fā)明實施例1中從銅箔上溶解下來的銅箔上的一維石墨烯薄膜的掃描電鏡SEM圖。

圖6是本發(fā)明實施例1的粘有纖維狀一維石墨烯的薄膜的掃描電鏡SEM圖。

圖7是實施例1的一維石墨烯的掃描電鏡的能譜元素分析圖。

圖8是實施例2的不銹鋼反應釜的實驗裝置示意圖。

附圖標記包括：

1-第一瓷舟，2-三氧化二鋁和間苯二酚，3-銅箔，4-第二瓷舟，5-鎂粉，6-鎂帶，7-銅導線，8-真空泵，9-尾氣瓶，10-管式氣氛爐的石英管；11-石墨坩堝，12-不銹鋼反應釜，13-三氧化二鋁和間苯二酚，14-小燒杯，15-鎂帶，16-銅箔或玻璃片，17-耐熱密封圈，18-不銹鋼反應釜蓋。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明的較優(yōu)的實施例作進一步的詳細說明。

一維石墨烯是在基本結構單元碳的平面六元環(huán)的不相鄰的兩條邊的垂直方向上向外發(fā)展而生成的線性六元環(huán)。所述一維石墨烯的基本結構單元為碳六元環(huán)，所述碳六元環(huán)為碳原子組成的平面六元環(huán)，所述一維石墨烯的結構是由碳六元環(huán)在其不相鄰的兩條邊的垂直方向上向外延伸，生成的直線結構或折線結構。如圖1所示，圖1(a)為直線結構的示意圖，圖1(b)、圖1(c)、圖1(d)為三種折線結構示意圖。

在一維石墨烯的制備反應中，需要兩種碳源：六元環(huán)碳源和原子碳源。為實現(xiàn)一維石墨烯的線性定向生成反應，優(yōu)選間苯二酚為六元環(huán)碳源，優(yōu)選二氧化碳為原子碳源。

間苯二酚在苯環(huán)的兩個間位點各有一個羥基-OH，結構式如下：

這兩個羥基與鄰近的氫原子發(fā)生脫水反應后，可以得到兩種不同的苯二炔：對位苯二炔和間位苯二炔，反應式分別如式(1)和(2)所示：

在適當溫度下鎂與二氧化碳反應生成氧化鎂和碳原子，反應式如式(3)所示：

2Mg+CO₂→2MgO+C 式(3)

鎂與水反應生成氧化鎂和氫原子，反應式如式(4)所示：

Mg+H₂O→MgO+2H 式(4)

在碳原子和氫原子的參與下，由對位苯二炔生成直線結構的一維石墨烯，反應式如式(5)所示：

在碳原子和氫原子的參與下，由間位苯二炔生成折線結構的一維石墨烯，反應式如式(6)所示：

以上化學反應式只用來說明一維石墨烯生成的化學原理和基本過程，真實的化學反應過程可能要復雜得多。

所述一維石墨烯晶體的制備方法包括以下步驟：

步驟S1：三氧化二鋁粉末在350℃的干燥箱里活化處理3小時，用砂紙擦去鎂帶表面的氧化物；

步驟S2：采用銅箔或者玻璃片作為載體片基，將銅箔經過機械拋光和化學拋光處理后，再用乙醇、丙酮和蒸餾水洗滌；或者，玻璃片用乙醇、丙酮和蒸餾水洗滌；

步驟S3：稱取三氧化二鋁粉末放入到瓷舟中，加入間苯二酚(或苯的其它衍生物)，混合均勻；

步驟S4：把清潔處理過的銅箔或玻璃片蓋在瓷舟上，把瓷舟放入管式氣氛爐的石英管的中部；

步驟S5：在另一個瓷舟里放入鎂粉，放在石英管里第一個瓷舟的前方，把一條連接導線的鎂帶放在裝鎂粉的瓷舟的側面；

步驟S6：管式氣氛爐先用真空泵8抽真空至-0.1mPa，再充氬氣至常壓，重復操作兩次，此后維持0.1L/min的氬氣流量；

步驟S7：管式氣氛爐在0.1L/min的氬氣流中在20分鐘內升溫至330～380℃之間，開始在氬氣流中加通二氧化碳氣，通電，引發(fā)鎂帶與二氧化碳的反應；

步驟S8：間苯二酚與三氧化二鋁的脫水反應產生氣態(tài)苯炔，鎂帶與二氧化碳氣體反應產生碳原子，氣態(tài)苯炔在碳原子的參與下，在載體片基上進行沉積反應，生成一維石墨烯晶體，保持30min；

步驟S9：關閉二氧化碳氣體，在氬氣流中改加水蒸氣，在330～380℃的溫度下保持30min，鎂粉與水蒸氣反應產生的氫原子與一維石墨烯邊沿的碳的懸鍵充分結合，然后關閉水蒸氣；

步驟S10：繼續(xù)維持0.1L/min的氬氣流，管式氣氛爐在330～380℃的溫度下維持30min，然后自然冷卻，待溫度降至室溫，得到銅箔或玻璃片上生成的一維石墨烯晶體的薄膜。

實施例1

本實施例采用管式氣氛電爐，在常壓氬氣氛圍中反應，裝置如圖2所示。

具體步驟如下：

使用的藥品和器材包括：間苯二酚(C₆H₄(OH)₂)、三氧化二鋁(Al₂O₃)、鎂粉、鎂帶、氬氣、二氧化碳氣、水蒸氣、銅箔或玻璃片。

如圖2所示，制備過程包括以下操作：

(1)三氧化二鋁粉末經過預先活化處理，在350℃的干燥箱里干燥活化處理3小時。

(2)銅箔或玻璃片經過機械拋光和化學拋光處理后，再用乙醇、丙酮和蒸餾水洗滌；玻璃片用乙醇、丙酮和蒸餾水洗滌。

(3)稱取6克活化后的三氧化二鋁粉末放入第一瓷舟1內，稱取1.5克間苯二酚粉末放入瓷舟內，用玻璃棒混合均勻，得到混好后的三氧化二鋁和間苯二酚2；

(4)把經過清洗的銅箔3或玻璃片蓋在第一瓷舟1上，放到管式氣氛爐的石英管10的中部；

(5)取第二瓷舟4，稱取鎂粉5三克放入第二瓷舟4內，放到管式氣氛爐的石英管10的第一瓷舟1的前方，剪一段5cm長的鎂帶6，連接銅導線7，放到裝鎂粉5的第一瓷舟1的側面；

(6)開啟真空泵，抽真空至-0.1mPa，維持10分鐘，緩慢充氬氣到常壓，再重復以上操作一次，以后維持0.1L/min的氬氣流。

(7)開啟管式爐電源，設置溫度控制程序：20分鐘內由室溫升至350℃，反應過程維持0.1L/min的氬氣流。

(8)待爐溫升至350℃后，在氬氣流中加入二氧化碳氣流，接通鎂帶5線路的電源對鎂帶5加熱，第一瓷舟1內的間苯二酚與三氧化二鋁2開始脫水反應產生苯二炔，同時在電流的加熱作用下鎂帶5與二氧化碳開始反應釋放碳原子，苯二炔在碳原子的參與下生成一維石墨烯，維持30分鐘。反應中有相當數(shù)量的水珠凝結在石英管的出口端，證明間苯二酚的脫水反應發(fā)生了。產生的尾氣通入尾氣瓶9中處理后排放。

(9)切斷鎂帶5線路的電源，關閉二氧化碳氣流，在氬氣流中加水蒸氣流，鎂粉與水蒸氣反應釋放氫原子，氫原子與一維石墨烯邊沿的碳原子的懸鍵結合，反應在350℃下維持30分鐘，然后關閉水蒸氣流。

(10)管式氣氛爐在0.1L、min的氬氣流中維持300℃的溫度30min，然后自然冷卻，待溫度降至室溫，得到銅箔或玻璃片上生成的一維石墨烯晶體的薄膜。

本實施例生成的一維石墨烯薄膜沉積在銅箔上或玻璃片上，圖2是本發(fā)明實施例1的實驗裝置示意圖。圖3是本發(fā)明實施例1沉積了一維石墨烯的銅箔與反應前的銅箔的對比圖，以及沉積與沒有沉積一維石墨烯的玻璃的對比圖。圖4是本發(fā)明實施例1中用銅刻蝕液(FeCl₃+HCl)溶解掉銅箔后得到的一維石墨烯薄膜懸浮在溶液中照片，照片中的碳膜有大量縱向平行排列的裂紋，表明碳膜是由一維石墨烯纖維通過微弱的范德華力形成，纖維之間容易出現(xiàn)平行的裂紋。由于一維石墨烯纖維的邊沿吸附有塵埃，薄膜顯得比較臟。圖5是本發(fā)明實施例1中從銅箔上溶解下來的一維石墨烯薄膜的掃描電鏡SEM圖，圖6是本發(fā)明實施例1中從銅箔上溶解下來的粘有纖維狀一維石墨烯的薄膜的掃描電鏡SEM圖，這兩個電鏡圖表現(xiàn)了一維石墨烯薄膜的纖維結構。圖7是實施例1的一維石墨烯的掃描電鏡能譜元素分析圖，證明碳原子是樣品的唯一組分，其它元素僅以痕跡量存在。

實施例2

本實施例的一維石墨烯的制備過程分為兩個階段。第一階段的反應使用密封的不銹鋼反應釜內，在溫控馬弗爐中進行，生成由碳的四元環(huán)和六元環(huán)組成的一維4-6碳烯；第二階段在管式氣氛爐里進行，一維4-6碳烯在增加碳原子和氫原子后，生成全部由六元環(huán)組成的一維石墨烯。不銹鋼反應釜的結構示意圖如圖8所示。

所述一維石墨烯晶體制備的第一階段中使用的裝置包括程序控溫馬弗爐，200毫升不銹鋼反應釜，帶蓋石墨坩堝內襯，25毫升小燒杯。使用的藥品和器材包括：間苯二酚(C₆H₄(OH)₂)、三氧化二鋁(γ-Al₂O₃)、鎂粉、鎂帶、氬氣、二氧化碳氣、水蒸氣、銅箔或玻璃片。

具體步驟如下：

制備過程包括以下操作：

(1)三氧化二鋁粉末經過預先活化處理，在350℃的干燥箱里干燥活化處理3小時。

(2)銅箔經過機械拋光和化學拋光處理后，再用乙醇、丙酮和蒸餾水洗滌；玻璃片用乙醇、丙酮和蒸餾水洗滌。

(3)稱取6克活化后的三氧化二鋁粉末放入小燒杯內，稱取1.5克間苯二酚粉末加入小燒杯內，用玻璃棒混合均勻；

(4)把石墨坩堝11放在不銹鋼反應釜12內，把裝有原料三氧化二鋁和間苯二酚13的小燒杯14放在石墨坩堝11內，石墨坩堝11和小燒杯14的間隙內放四條擦去氧化物的鎂帶15，在小燒杯14口上放置清潔處理過的銅箔或玻璃片16，蓋上石墨坩堝的蓋子，如圖8所示；

(5)如圖8所示，在不銹鋼反應釜12的蓋內放置耐熱密封圈17，如紫銅密封圈或耐高溫氟膠密封圈，用手擰緊不銹鋼反應釜蓋18，把不銹鋼反應釜12緊固在臺鉗上，再用大扳手充分擰緊反應釜的蓋子，達到密封效果。

(6)把不銹鋼反應釜12放到馬弗爐內，放置堵門磚，關閉爐門，開啟電源，設置溫度控制程序：30分鐘內由室溫升至330℃，維持45分鐘，然后自然冷卻到室溫。

(7)待爐溫降至室溫后，打開爐門，取出不銹鋼反應釜12，取出小燒杯14上的銅箔和玻璃片16，準備進行第二階段的制備反應。

至此第一階段結束，該階段在銅箔上(或玻璃片上)生成的是一維4-6碳烯，其反應過程和化學結構如下。間苯二酚在三氧化二鋁的作用下發(fā)生脫水反應生成苯二炔，如式(7)所示：

在沒有碳原子的參與下，苯二炔相互結合生成一維4-6碳烯，如式(8)所示：

在下面的第二階段，一維4-6碳烯在碳原子和氫原子的參與下，將進一步轉化為一維石墨烯，如式(9)所示：

(8)把沉積有一維4-6碳烯薄膜的銅箔或玻璃片蓋在一個干凈瓷舟上，放入管式氣氛爐的石英管的中部；

(9)取第二只瓷舟，稱取鎂粉3克放入瓷舟內，放到管式氣氛爐的石英管的第一個瓷舟的前方，剪一段5cm長的鎂帶，連接銅導線，放到裝鎂粉的瓷舟的側面；

(10)開啟真空泵，抽真空至-0.1mPa，維持10分鐘，緩慢充氬氣到常壓，再重復以上操作一次，以后維持0.1L/min的氬氣流。

(11)開啟管式爐電源，設置溫度控制程序：20分鐘內由室溫升至330℃，以后的反應過程中維持0.1L/min的氬氣流。

(12)待爐溫升至330℃后，在氬氣流中加入二氧化碳氣流，接通鎂帶線路的電源對鎂帶加熱，鎂帶與二氧化碳開始反應釋放碳原子，碳原子的加入使一維4-6碳烯變成一維石墨烯，維持30分鐘。

(13)切斷鎂帶線路的電源，關閉二氧化碳氣流，在氬氣流中加水蒸氣流，鎂粉與水蒸氣反應釋放氫原子，氫原子與一維石墨烯邊沿的碳原子的懸鍵結合，反應在330℃下維持30分鐘，然后關閉水蒸氣流。

(14)管式氣氛爐在0.1L/min的氬氣流中維持330℃的溫度30min，然后自然冷卻，待溫度降至室溫，得到銅箔或玻璃片上生成的一維石墨烯晶體的薄膜。

間苯二酚的熔點為119.7℃，沸點為276℃，間苯二酚與三氧化二鋁的脫水反應的溫度在300℃到350℃間。在實施例1中，全部制備反應在管式氣氛爐中在氬氣流和300℃的溫度下完成，間苯二酚的氣化和升華現(xiàn)象明顯，在管式爐的石英管的出口出現(xiàn)了許多間苯二酚雪片狀晶體，降低了一維石墨烯的產率。實施例2中間苯二酚的反應在密封的不銹鋼反應釜中完成，不會發(fā)生間苯二酚因氣化和升華而發(fā)生的損失，還得到了中間產物一維4-6碳烯。因此實施例2有效提高了間苯二酚的轉化率和一維石墨烯的產率。

以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。