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石墨烯的制备方法有机械剥离法、晶体外延生长法、氧化还原法、超声分散法、有机合成法、溶剂热法、化学气相沉积法、等离子增强、火焰法、电弧放电法等。石墨烯是一种由碳原子以 sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有单层、两层、多层存在形式，具有纳米材料所有的特性。其稳定的sp2杂化结构，使其具有很好的化学稳定性和热稳定性，以及优异的导电性、物理机械性能和对水分子、空气的屏蔽性能。作为一种新兴的二维材料，被认为是新材料领域的新秀，在材料领域、新能源、生物医学等方面具有广阔的应用前景。作为当下新材料研究热点，世界各国不约而同地将石墨烯基础研究及产业化应用作为长期战略发展方向，以望在新一轮的材料产业革命中占据主导地位。而我国也将《石墨烯等碳基纳米材料技术研究、集成与应用项目》列入了“十三五”规划中，并在各种政策和资金上大力支持石墨烯研发及产业化。
1 石墨烯结构特性
石墨烯作为 sp2键碳同素异形体的基本构件，它可以堆积成三维石墨，卷成一维纳米管，或者包裹成零维富勒烯。现有研究中，拉曼光谱是石墨烯研究中重要的检测方法之一，它可包含原子结构和电子特性信息，可以用来确定石墨烯的层数量、层方向、边缘的质量和类型，以及微小变化（如电场和磁场、应变、掺杂、无序和官能团）而产生的影响等。
随着石墨烯层数的增加，如从单层石墨烯到石墨，2D峰的形状和强度均发生了显著的变化；但随着石墨烯层数增加，当层数大于5 层时，拉曼光谱中很难将石墨烯与石墨区分开。由此可见，当石墨烯层数大于等于5层时，我们不能简单地通过拉曼光谱图来确定材料中石墨烯存在情况，还需要以其他检测手段辅助进行确定。
2 石墨烯在金属基材表面的应用研究
金属材料在腐蚀环境中较易腐蚀，而石墨烯具有良好的电性能及屏蔽作用，在金属基材表面涂覆石墨烯或改性石墨烯能很好地降低的金属的腐蚀速率，起到很好的防护效果。
对于金属铂，石墨烯覆盖的Pt（100）表面，即使底层的铂表面 已经氧化，石墨烯碳晶格仍保持完整，氧化物没有在石墨烯基底上蚀刻，而是通过石墨烯层中晶格缺陷处向下扩散腐蚀，而未覆盖石墨烯的 Pt（100）表面在几秒内被氧化暴露在空气中，显而易见石墨烯起到很好的保护作用。
另外的研究表明：石墨烯与锌金属基体的结合阻碍了石墨烯表面微坑的形成，与纯锌涂层相比，锌-石墨烯复合涂层的晶粒尺寸减小，表面缺陷减少，涂层表面具有山丘结构及纹理也被改变，这些形态和微观结构的变化导致了腐蚀速率的显著降低和极化电阻的提高，锌-石墨烯复合涂层具有良好的防腐蚀性能。
用旋转涂布的方法在铝合金表面制备超疏水石墨烯涂层，并使用SEM、AFM、FTIR、XPS、接触角、磨损测试仪和电化学阻抗谱对涂层表面形貌、化学组成、润湿性、机械耐磨性、耐腐蚀性等进行表征，结果表明：制备的石墨烯涂层静水接触角高达（153. 7±2）°，为超疏水性材料，具有优异的机械耐磨性和耐腐蚀性能。
通过旋转涂布及快速退火方法使用丙酮处理基材铜表面，在处理的基材上涂覆石墨烯涂层，使用XPS、FTIR、Raman光谱、SEM-EDS对铜表面石墨烯结构进行表征，并对涂层进行性能测试。结果表明：铜表面处理后石墨烯涂层结晶度达，经过丙酮快速热退火处理的铜基涂覆单层石墨烯涂层后能有效提高在海水环境中的防腐蚀效率，涂层耐蚀性是机械抛光铜的37.5倍，此种石墨烯薄膜可以有效地作为一种海水防腐蚀涂层。
3 石墨烯在涂料中的应用
石墨烯作为一种神奇的材料，目前活跃在涂料研发领域，在涂料中加入石墨烯能大大提高涂料性能。这是因为石墨烯作为碳纳米材料，能通过多种方法进行改性，而改性后的石墨烯表面具有一定数量的官能团，这些官能团不仅能增加与主体树脂的相容性，还能够与基材表面进行很好的吸附，从而进一步提高与基材的附着力；而石墨烯作为一种强度和硬度超高的晶体结构，其层间的润滑作用可大大提高涂层的机械强度、耐冲击性、柔韧性等力学性能。因此，石墨烯在涂料中的应用十分广泛，在导电涂料、防腐蚀涂料、自清洁涂料、阴极电泳涂料、耐磨涂料、防火涂料等中均有应用。
4 石墨烯标准化的研究
近年来，石墨烯的研究和产业化发展持续升温，但市场上流通的石墨烯产品质量不一，有的甚至给石墨烯产业带来了负效应。《新材料产业发展指南》中指出，石墨烯作为新材料领域的前沿材料，我们需要做好它的知识产权布局，需要对它进行标准化规范，标准是助力产业发展的导向。因此在石墨烯制备、结构表征、性能检测等方面建立相应的标准越来越重要。一系列国际标准、标准、地方标准、行业标准、团体标准、企业标准等都被陆续制定。
国际标准 ISO/TS 80004-13-2017 对石墨烯、多层石墨烯、石墨、石墨烷、其他二维材料等进行了定义，并对二维结构材料的结构表征方法（SPM、AFM、STM、SEM、TEM、拉曼光谱、光致发光谱、XRD、LEEM、LEED）、化学表征方法（AES、XPS、EELS、EDX、TG、ICP-MS）、电气特征方法（四端传感法、石墨烯 Hallbar 配置、开尔文探针力显微镜、紫外光电子能谱、光电子显微镜、非接触式微波法）等进行了说明，并对二维结构中常出现的缺陷（晶体缺陷、点缺陷、空位缺陷、取代缺陷、线缺陷、面缺陷、晶面、位错缺陷）、各种堆积、尺寸等进行规定，该标准是目前对石墨烯结构表征较完整的标准，是开展石墨烯相关技术标准研究及制定工作的基础和前提。
5 结语
随着石墨烯新材料的应用越来越广泛，尤其在金属保护材料或功能材料方面已经得到较好应用，预计石墨烯未来将有更加广阔的市场空间；随之而产生的标准化研究也越来越迫切，可以预见未来几年内将有更多的企业标准和联盟标准出台，地方标准、行业标准、标准、国际标准也将陆续出台。
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