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近日，曼大国际石墨烯研究院在国际顶刊，影响因子二十几的Adv. Mater. 发表了一篇重磅文章《The Worldwide Graphene Flake Production》，石墨烯发现者—康斯坦丁诺沃肖洛夫，也在该文作者名单中。
文章指出：
目前，全世界有上百家公司声称能够生产“石墨烯”，但是这些“石墨烯”产品各不相同。 在这篇文章中，我们用上了适合于石墨烯的各种表征技术（SEM、AFM、Raman、EDS、XPS、TEM），发展了一种系统可靠的方法来表征石墨烯的质量，并以此分析了全球各地60家生产商提供的“石墨烯”产品。
目前全世界范围内石墨烯产品的质量都相当差；很多公司的产品实际上是石墨微片。
我们认为为这一现状可能是石墨烯应用发展缓慢的罪魁祸首：通常来说，针对特定的应用场景，需要定制化的解决方案，以明确所需石墨烯材料的具体性质。只有充分考虑材料的物理性质和具体应用的定制化需求，并就石墨烯的表征和生产建立严格的标准，方能建立健康可信的全球石墨烯市场。
在此篇文章中，特别提醒，据他们的经验，市场上标注为“石墨烯”的很多产品实际上是GO和rGO。
以下放出该文大概译文。
国际标准化组织将纳米材料定义为“…”具有纳米尺度(长度范围约为1至100 nm)或内部结构或表面结构为纳米尺度。人们也认为2D材料是“厚度在几纳米或更小的物质”。因此，根据这些定义，二维材料是纳米材料。石墨烯是最著名的二维材料，也是第一个在实验室中分离的材料。直到最近，ISO才建立了石墨烯的命名方法（关注可获得ISO石墨烯标准文件）。
石墨烯于2004年分离，由于其特殊的结构、物理和化学性质，引起了工业界的兴趣。 在过去十年中，从墨水到晶体管等许多不同领域，石墨烯应用呈指数增长。
同时，不同的石墨烯生产和合成路线不断的开发出来。石墨烯发现之初，是用胶带对石墨进行层层剥离，即直接机械法生产的，这种方法为科学研究高质量石墨烯取得了很好的效果。然而，这种方法进行工业化生产是不可行的。
目前，大面积连续制备石墨烯薄膜的方法主要是化学气相沉积法（CVD）。CVD使用烃类气体作为原料，制备的石墨烯尺寸可以是平方米。这种方法是一种自下而上的方法，因为它使用更简单的分子来生产连续薄膜。虽然CVD法被广泛使用，但这种方法制备的石墨烯存在严重的缺陷和空洞，破坏了薄膜的结构稳定性，破坏了其特殊的物理性能，所以利用此方法制备高质量石墨烯薄膜，还是具有技术难度的。CVD法制备石墨烯的一个常见用途是在触摸屏和显示器等应用中。通过化学气相沉积法生产石墨烯粉体也是一个需要深入讨论的课题，在本文中将不做赘述。
大规模石墨烯生产的另一条途径是自上而下的方法，它从石墨开始，并通过机械、化学或电化学手段剥离得到石墨烯薄片。据我们调查，目前工业化生产石墨烯片常用的主要方法有两种：（1）先氧化石墨，生产氧化石墨烯(GO)，然后部分还原生成氧化还原石墨烯。（2）液相剥离法生产石墨烯片。
通过Hummers法制备石墨烯，一般先用石墨放在强氧化性的在高锰酸钾、硝酸钠、硫酸和水的溶液中。在这个过程中，氧原子以环氧、羧基和羟基的形式附着在碳支架上(通常是氧含量的45%)。由于氧化过程的存在，生产的GO有很高的缺陷密度。而且Go不是一种晶体，而是一种无定形的物质。结果表明，与结晶石墨烯相比，GO的电导和热导性能较差。通过还原反应可以部分消除氧基。(例如，与水合肼一起处理，同时将溶液保持在100摄氏度，持续24小时)。虽然可以大幅度减少氧含量(约23%)，但是因先前的氧化过程而“伤痕累累”，存在大量的空位、Stone - Wales缺陷等形式的结构缺陷。RGO也是无定形的，与石墨烯晶体相比，在电和热方面表现很差，但是，它比GO要好。
可以通过拉曼光谱探测晶格缺陷。由于晶格的对称性被打破，碳原子的振动频率受到影响。在我们对石墨烯生产商的研究中，我们直接放弃了GO和rgo样品 。同时，我们想指出的是，根据我们的经验，市面上大量标有石墨烯标签的样品，实际上都是GO或者是RGO。
为了理解LPE方法背后的机理，人们首先必须记住石墨是一种层状材料，其本质上可以看作是单个石墨烯晶体相互叠加在一起 。根据石墨堆中石墨烯晶体的相对取向，有几种类型的石墨，如ABA、ABC等。此外，石墨作为一种矿物，根据其地质环境的不同，可能具有不同的形貌，并含有不同类型的杂质(通常是金属)。石墨结构的这些变化决定了在剥离时沿晶体的最可能的断裂位置。在LPE方法中中，石墨晶体在各种溶液中通过剪切应力和超声作用而受到机械冲击(水、溶剂和表面活性剂或有机溶剂)。在石墨晶体破裂剥离后，这些化学物质有助于稳定单个石墨烯堆叠物。这种方法的优点是不破坏晶体结构，即保持结晶度。然而，因为切割位置的随机性，剥离过程不会产生100%单层石墨烯。因此，利用此种方法从石墨中分离出来的层数是不均一的，1~N层。从广义上讲，层数和晶体的尺寸是理解石墨烯物理性质的基础。层数越小，晶体尺寸越大，其性质就越接近单层石墨烯。
LPE方法与原油衍生产品生产方法有异曲同工之处(图1)。在炼油厂的精馏塔中，较轻的产品，如烃气、石脑油和煤油漂浮到顶部，而较重的如焦油、重油、润滑油和柴油则停留在底部。在LPE的化学反应器中，在LPE的化学反应器中，较轻的产品，如具有极少层的石墨烯微片，漂浮到溶液的顶部，而较重的产品，如石墨，则停留在溶液的底部(有许多实际的方法可以实现这一目标)。我们可以分离出各部分产物 ，并多次重复这个过程，以获得更高浓度的高品质石墨烯，不过这会对生产成本产生影响。
图1 液相剥离原理图
在文献中可以找到几种不同的石墨烯样品分类方法。最常用的分类方法如下：
（1）极少数层石墨烯(VFLG)：1至3层；
（2）少数层石墨烯(FLG)：2至5层；
（3）多层石墨烯(MLG)：2至10层；
（4 ）石墨纳米片：10层以上。
然而，ISO最近推出了第一个与2D材料命名相关的标准，分类如下：
（1）石墨烯：单层碳原子；
（2）双层石墨烯：两层定义的层叠石墨烯层组成；
（3）少层石墨烯：由三至十层定义的层叠石墨烯层组成；
（4）石墨烯纳米片：厚度在1到3 nm之间，横向尺寸从100 nm到100 微米不等。
我们注意到，从物理的角度来看，这些定义是相当任意的。此外，“石墨烯纳米片”这个术语用词不当，因为从物理角度看，这些本质上是超细石墨。从前面的讨论中可以看出石墨烯片需要一个统一的定义，不能是任意的定义。
由于在市场上公开销售的石墨烯材料质量不好，再加上石墨烯标准的缺乏，这些阻碍着石墨烯应用的发展。而在石墨烯应用市场端存在许多混乱和错误信息，导致其产品价格也很混乱。
创建一个通用的标准协议，按照标准程序对石墨烯样品进行分类，将有助于开发有价值的应用产品。
标准化并不是迫使公司严格生产产品，损害创新。标准有助于区分生产厂家产品的品质，从而买家可以根据自己的应用方向，选择可靠的石墨烯原材料。事实上，标准化有助于石墨烯生产者改进他们的品质，并帮助用户和开发人员清楚地分析他们正在购买的石墨烯产品。为此，推进编写出基于文献中报道且科学界都普遍接受的技术协议迫在眉睫 。
在这项研究中，我们分析了来自美洲、亚洲和欧洲的60家公司的石墨烯样品(但不包括GO或RGO)。我们使用的标准测试方法可以在世界各地的研究实验室中常见的方法。 原子力显微镜(AFM)测量石墨烯层的厚度。光学显微镜为我们提供了片状石墨烯的尺寸。拉曼光谱提供了样品结构完整性的信息，同时也可以证明GO和/或RGO的存在。X射线光电子能谱(XPS)测量碳含量(纯度)。扫描电子显微镜和透射电镜测量有关样品的形貌信息。
在图2a中，我们给出了北美、欧洲、亚洲和澳大利亚60家公司的石墨烯含量的结果。可以清楚地看到，大多数公司生产的石墨烯含量低于10%，目前没有一家公司生产的石墨烯含量超过50%。 鉴于过去十年被广泛宣传的石墨烯“热”。在材料性能方面，石墨烯和石墨有很大的不同，在涂料、复合材料和电池等许多重要应用，两者不可混为一谈。
图2a 每个公司的石墨烯含量
更深入的分析表明，目前使用的生产方法在减少石墨烯层数方面效率低下。在图2b中，显示了所研究公司样品粒径的d50和d90。 很明显，大多数公司都在生产细石墨，而不是石墨烯。
此外，令人担忧的是，生产商正在将黑色粉末标注为石墨烯，并以很高的价格出售，而实际上，它们大多含有廉价的石墨。这给整个行业带来了不好的声誉，并对石墨烯应用开发带来负面影响。只有通过标准化协议，石墨烯工业才能可靠地发展。
此外，有些应用端并不需要单层石墨烯，少层石墨烯就足够了，或者用其他材料也许比石墨烯本身更有效。产品开发人员要根据开发产品特性做出明智的材料选择。
图2b 不同层数下公司的数量
在图2c中，我们按照定义的石墨烯标准测试了石墨烯公司样品中含有石墨烯的部分(十层或十层以下)。我们发现，这些公司样品中的大多数层数集中在四层。
图2c 不同层数石墨烯的厂家数量
有趣的是，在图2d中可以看到，大多数公司生产的薄片只有几微米大小。即使是生产40%或更多石墨烯含量的公司也不能生产尺寸超过5微米的薄片。
