石墨烯材料因其独特优异的力学、光学、热学和电学等性能,在许多领域都有着广泛的应用前景。众多制备石墨烯的方法中,化学氧化还原法成本低廉、操作简单,最具潜力应用于大规模生产。但此方法存在工序过多、清洗过程重复和清洗工作困难导致了制备冗长繁琐的问题;因此,简化化学氧化还原过程、缩减制备时间成为提高石墨烯制备效率的一个重要方向。本文采用了超声剥离-化学还原法把传统化学氧化还原法的三个反应过程缩减为了两个过程,达到缩短制备时间提高效率的效果。本文采用绿色环保的茶多酚作为还原剂,使用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和水的混合物作为反应溶剂和分散剂,探讨了石墨粉原料、超声时间、超声功率、茶多酚含量及DMAc与水的体积比(VDMAc/VH2O)对石墨烯性质的影响,并采用X射线光电子能谱、拉曼光谱、红外光谱等对石墨烯的性质进行分析。本文得到的主要结果和结论如下:(1)传统制备石墨烯的化学氧化还原法含氧化、剥离、还原三个阶段,而本文的超声剥离-化学还原法中,采用物理超声克服范德华力剥落氧化石墨、氧化石墨烯片层的同时,用化学试剂茶多酚还原氧化石墨和氧化石墨烯上的含氧官能团。物理反应和化学反应能同时进行而不产生冲突,使得传统化学氧化还原法中的剥离阶段和还原阶段同时进行,既缩短了反应时间,也提高了生产效率,为石墨烯的工业化生产提供了新的方法。(2)石墨粉原料、超声处理条件(功率和时间)、还原剂用量和VDMAc/VH2O比值都是影响石墨烯产物性质的影响因素,特别是对石墨烯产物的还原程度有较大影响。如石墨粉原料颗粒越小,其比表面积越大,越易被氧化,石墨烯的前驱体氧化石墨的氧化程度越高越难以被还原完全,因此得到的石墨烯的还原程度越低,缺陷值越大。超声处理时间的延长,超声功率的增大,都可以提高石墨烯产物的还原程度,且在一定条件下还原基本完成。随着还原剂茶多酚使用量的增加,石墨烯产物的还原性先增大后趋于稳定,而石墨烯产物的热稳定性先快速增强后有略微降低,且达到最强还原度和最强热稳定性时的所需要茶多酚用量相同;因为在该剂量时,还原反应基本完成,得到的产物热稳定性也最强,但随着茶多酚质量的继续增加,石墨烯产物上残余吸附的茶多酚导致产物的热稳定性有所降低。石墨烯产物在反应溶液中的分散度随着VDMAc/VH2O值的增大先增加后不变,并且,石墨烯在反应溶液中的分散度是决定产物还原程度的关键:分散度越高,石墨烯产物越不易与反应溶液中同时存在的氧化石墨和氧化石墨烯发生团聚堆叠,从而不易阻碍茶多酚分子与氧化基团的接触,进而反应更加彻底完全。(3)由所有不同条件下反应完全制备得到的石墨烯产物中皆含有明显的OH的现象,提出了 C=O被茶多酚还原的还原机制:氧化石墨中含有C=O的类对苯醌结构与茶多酚组分中的表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)发生还原反应,生成了含OH的化学性质稳定的类对苯酚结构的物质。