Ngoài ra, phương pháp từ dưới lên cũng được áp dụng. Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD) đã được sử dụng để tạo ra đơn lớp hay vài đơn lớp trên bề mặt kim loại ở khoảng 1000°C và sau đó được chuyển sang một bề mặt khác. Nhược điểm của phương pháp này là tạo ra các biên hạt. Graphene cũng có thể được tổng hợp bằng cách nung SiC ở nhiệt độ cao
(Hình 1.10). Phương pháp từ dưới lên có ưu điểm là tạo ra màng graphene với mật độ khuyết tật thấp và do vậy chất lượng của màng được tạo ra rất cao, phù hợp để nghiên cứu đánh giá các phản ứng. Tuy nhiên phương pháp này không thể tổng hợp được graphene với lượng lớn và quá trình chuyển màng graphene cũng tương đối phức tạp.
1.2.2.2. Tổng hợp graphene trong môi trường dung dịch
Hiện nay, phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp graphene là thông qua con đường hóa học, cụ thể là chuyển graphite thành graphene oxit và sau đó khử xuống graphene (Hình 1.11).
Khử
Bóc tách Graphit
Graphit oxit
Graphen Graphen oxit
Oxi hóa
Hình 1.11. Q trình tổng hợp vật liệu graphene thơng qua con đường hóa
học.
Cơ chế oxi hóa graphit thành graphen oxít vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn, tuy nhiên nó có thể được chia thành 4 bước cụ thể (Hình 1.12). Trong giai đoạn đầu tiên, graphite được phân tán trong H2SO4 đặc, và các phân tử axit này khuếch tán vào giữa các lớp graphit với sự hỗ trợ của một lượng nhỏ chất oxi hóa. Vai trò của bước này là làm tăng khoảng cách giữa các mặt
graphene trong graphit, và do vậy hoạt hóa graphit. Tiếp theo, graphite/H2SO4 được oxi hóa bằng các chất oxi hoa rất mạnh như KMnO4. Điều quan trọng trong bươc này là kiểm soát điều kiện phản ứng nhằm tránh cho hiện tượng oxi hóa quá mức cục bộ sảy ra vì nó có thể dẫn tới sự hình thành các phân tử CO2 và kết quả là tạo ra những khiếm khuyết không thể sửa chữa được trên bề mặt graphene oxit. Sau đó, các cấu trúc manganese ester và các manganese- oxo được thủy phân bằng cách thêm nước và hidroperoxide [23].
Phương pháp phổ biến nhất để thu được dạng khử của graphen oxít là phương pháp Hummer. Phương pháp này được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ phòng hoặc được đun nóng tới mức nhiệt độ trung bình. Do khơng địi hỏi cao về thiết bị cũng như môi trường, phương pháp này khá rẻ và dễ dàng được thực hiện với quy mô công nghiệp. Các chất khử phổ biến là hydrazin, axit ascorbic, hydroquinon, hay các hợp chất chứa lưu huỳnh [24].